CN108329899A - 一种等密度调堵球 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种等密度调堵球,其由具有第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺按照预定规则制成混合聚酰胺后制备所需密度的等密度调堵球,所述混合聚酰胺的密度根据井下液体的密度确定。本发明的等密度调堵球采用一种全新的制备方法,该方法工艺简单,且生产出的同批次调堵球密度相等,精度高,强度大。可以用于选择性压裂、注水井调剖、化学驱井选层注入和调剖井选择性调剖等措施,应用十分广泛。

Description

一种等密度调堵球
技术领域
本申请属于石油开采技术领域,具体涉及一种等密度调堵球。
背景技术
通常调堵球可用于注水井调剖、化学驱井选注、注采井酸化/压裂等措施。目前调堵球的加工方法主要有两种:
中国发明专利CN103113871B公开了一种“中高温油田注水井调剖用选堵球及其制备方法与应用”,该专利用聚氯乙烯和高密度聚乙烯混合制成了注水用的调堵球。主要存在三个问题:一是,利用其工艺加工的调堵球精度较低,为±0.01g/cm3,在选择性封堵的过程中,无法有效封堵,需要增大用球量。二是,调堵球的耐温性较低,仅为60-80℃,对于温度较高(100℃左右)的深井无法使用。三是,调堵球嵌入炮眼内,仅能一次性使用,不能重复使用,不能中途调整调堵球在井筒内的分布。
中国发明专利CN105273350B 公开了“一种调堵球及其制备方法”,该专利中用聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚丙烯酰胺、纳米氧化钙和增溶剂加工的调堵球,其加工工艺主要有两个问题。一是,聚丙烯酰胺是水溶性的,与聚己内酰胺和聚己二酰己二胺不相融,当温度加热超过200℃后,聚丙烯酰胺将部分解成单体丙烯酰胺,会使注塑调堵球内部由于聚丙烯酰胺的分解而形成大量的气泡,密度无法控制。二是,纳米氧化钙吸水性很强,且有腐蚀性,不能作为密度调节剂加入。
以上两种方法加工出的调堵球,无法满足现场调剖、选择性酸化/压裂的需求,因此需要提出一种新的方法,加工出高精度的调堵球,以满足现场需求。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种等密度调堵球,其可以解决上述问题中的至少一种。
本发明的具体技术方案是:
本发明提供一种等密度调堵球,其由具有第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺按照预定规则制成混合聚酰胺后制备等密度调堵球,所述混合聚酰胺的密度根据井下液体的密度确定。
在一个实施方式中,根据所述混合聚酰胺的密度来选择第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺,所述混合聚酰胺的密度介于第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺的密度之间。
在一个实施方式中,所述混合聚酰胺的密度与所述第一密度聚酰胺的密度差值在0~0.02g/cm3之间,所述混合聚酰胺的密度与所述第二密度聚酰胺的密度差值在-0.02g/cm3~0之间。
在一个实施方式中,所述第一密度聚酰胺和所述第二密度聚酰胺的熔融温度接近。
在一个实施方式中,所述第一密度聚酰胺和所述第二密度聚酰胺的熔融温度差优选不超过20℃。
在一个实施方式中,所述预定规则为第一密度聚酰胺与第二密度聚酰胺按照如下质量比进行配比制成混合聚酰胺:
其中,表示为混合聚酰胺的密度,g/cm3表示为第一密度聚酰胺的密度,g/cm3表示为第二密度聚酰胺的密度,g/cm3表示为第一密度聚酰胺的质量,kg;表示为第二密度聚酰胺的质量,kg。
在一个实施方式中,所述混合聚酰胺在真空度为-0.8标准大气压,温度为90℃~95℃,烘干48小时。
在一个实施方式中,干燥后的混合聚酰胺的含水量控制在0.05%以下,以避免所述等密度调堵球中出现气泡。
在一个实施方式中,所述混合聚酰胺的密度范围是0.980~1.14g/cm3,其制备的调堵球精度为±0.001g/cm3,最高抗剪切强度是110MPa,耐温-20℃~160℃。
借由以上的技术方案,本申请的有益效果在于:本发明的等密度调堵球采用一种全新的制备方法,该方法工艺简单,且生产出的调堵球密度相等,精度高,强度大。
参照后文的说明,详细公开了本申请的特定实施方式,指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解,本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内,本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。
应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的,而不以附图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外,图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的,用于帮助对本申请的理解,并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下,可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中:
图1为某油田429井投球前吸水剖面图;
图2为某油田429井投球后吸水剖面图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式,对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种等密度调堵球,其由具有第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺按照预定规则制成混合聚酰胺后制备等密度调堵球,所述混合聚酰胺的密度根据井下液体的密度确定。
例如制备密度为1.015 g/cm3的调堵球,混合聚酰胺的密度为1.015g/cm3。所述混合聚酰胺的密度介于第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺的密度之间。优选地,所述混合聚酰胺的密度与所述第一密度聚酰胺的密度差值在0~0.02g/cm3之间,所述混合聚酰胺的密度与所述第二密度聚酰胺的密度差值在-0.02g/cm3~0之间。其中,所述第一密度聚酰胺和所述第二密度聚酰胺的熔融温度接近。优选地,所述第一密度聚酰胺和所述第二密度聚酰胺的熔融温度差不超过20℃。因此,根据上述混合聚酰胺的密度可以确定第一密度聚酰胺可以是0.995~1.015g/cm3之间,优选的第一密度聚酰胺的密度可以是1.000g/cm3,第二密度聚酰胺的密度可以是1.015~1.035g/cm3之间,优选的第二密度聚酰胺的密度可以是1.030g/cm3
该混合聚酰胺的密度与第一密度聚酰胺的密度的差值在0~0.02g/cm3之间,与第二密度聚酰胺的密度的差值在-0.02g/cm3~0之间,是因为聚酰胺的密度±0.02g/cm3与其熔融温度差20℃是相对应的,密度差太大,熔融温度差就增大,当温度差超过20℃后,先熔融的第二密度聚酰胺就会在较高的温度下发生化学变性,加工出的调堵球精度降低,不能满足同批次调堵球±0.001g/cm3精度的要求。
试验证明,若两种聚酰胺的密度差为±0.02g/cm3,这两种物质的熔融温度差<20℃。若两种的密度差的绝对值≥0.02g/cm3,两种聚酰胺的熔融温度差≥20℃。
所述预定规则为第一密度聚酰胺与第二密度聚酰胺按照如下质量比进行配比制成混合聚酰胺:
其中,表示为混合聚酰胺的密度,g/cm3表示为第一密度聚酰胺的密度,g/cm3表示为第二密度聚酰胺的密度,g/cm3表示为第一密度聚酰胺的质量,kg;表示为第二密度聚酰胺的质量,kg。
具体地,第一密度聚酰胺的质量和第二密度聚酰胺的质量比为1:1,混合聚酰胺的密度为1.015 g/cm3,第一密度聚酰胺的密度可以为1.000 g/cm3,第二密度聚酰胺的密度可以为1.030 g/cm3。譬如,第一密度聚酰胺的质量可以为12.5kg,第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺的质量总和为25kg。
这是由于制备现场所需的等密度调堵球精度高,现有的聚酰胺产品都不能满足制备条件,所以需要根据现有的聚酰胺产品进行复配,来得到所需的等密度调堵球。
所述混合聚酰胺在真空度为-0.8标准大气压(atm),温度是90~95℃,烘干48小时。在无氧条件下,聚酰胺不会由于氧化作用而改性,选取-0.8标准大气压(atm),这是烘干设备的最大值,烘干时间最短,如果降低真空度或烘干温度,烘干时间将增大。
干燥后的混合聚酰胺的含水量控制在0.05%以下,以避免所述等密度调堵球中出现气泡。含水控制在<0.05%,可以满足精度±0.001g/cm3的要求。含水如果≥0.05%,不可以满足精度±0.001g/cm3的要求。
所述混合聚酰胺的密度范围是0.980~1.14g/cm3,选择这个密度范围是由于水的密度是随温度升高而降低的,由于地层水是具有一定矿化度的,随矿化度升高,密度增大,0.980~1.14 g/cm3可以涵盖(小于160℃条件下)不同温度不同矿化度的储层。
产品精度为±0.001g/cm3,足以满足现场的需求,本发明的工艺方法虽然可以加工出更高精度的调堵球,但是基于成本考虑,应用的经济性变差。
最高抗剪切强度是110MPa,耐温-20℃~160℃。由于浅井、深井、超深井的注水井、化学驱井、酸化压裂井,井底温度一般都低于150℃,所以耐温160℃足够。因为本申请制备的调堵球不仅可以用于注水井,还可用于地层压力较高的酸化压裂井,如对于压裂井,注入压力一般比较高为30~50MPa,对于油田比较深的井要大于3000米,调堵球的抗剪切强度需要达到90~100MPa才能保障安全,所以选择110MPa即可。
下面举例说明本发明的等密度调堵球现场应用过程及技术效果。
以某油田注水井429井为例,需要对其进行选择调剖处理。注入水的密度在常温条件下是0.9970g/cm3。根据井温预测,井底温度为73.5℃左右,注入水在此温度下密度为0.976g/cm3,炮眼直径为10mm。
第一步,测基础吸水剖面。利用吸水剖面测试仪对全井段进行测试,测试各层的吸水百分比,图1所示的吸水剖面为测试结果。该井吸水剖面显示,只有22号层和25号层吸水,25号层为主要吸水层,吸水量占全井段的73.9%。
第二步,选调堵层。调堵球暂堵的目的层是25号层,该层射开6米,射孔数量为96孔。
第三步,设计调堵球用量。选取调堵球并计算调堵球的用量,选用密度略大于注入水实际密度(0.977g/cm3)的调堵球,调堵球的直径选用12mm(大于炮眼直径1mm以上),投球数量=经验系数×炮眼数=1.2×96=115.2≈116个。
第四步,投球。关闭所有井口闸门,打开测试闸门,将调堵球从测试闸门投入注水井中。关闭测试闸门,打开总闸门,然后打开注水管线闸门,恢复正常注水,调堵球随注入水进入井筒中,自由选择封堵25号油层和22号油层中的高渗透油层炮眼,迫使注入水向其它中低渗透层波及。
第五步,测试,与基础吸水剖面对比。正常注水1个月后,对该井进行吸水剖面测定,图2所示的吸水剖面为测定结果。
从图2投球前后的剖面对比可以看出:投球前的主力吸水层的吸水量从73.9%降低到46.5%,22号层全部被封堵,说明22号的吸水强度高。在利用本发明的等密度调堵球进行选择性调剖后,重新启动了四个层位,新层吸水量达到53.5%,使油层纵向得到了均匀动用。
本例不代表本发明的等密度调堵球唯一的实施方式,利用本发明的等密度调堵球还可以用于选择性压裂、化学驱井选层注入、和调剖井选择性调剖等措施,应用十分广泛。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值,在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说,如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90,优选从20到80,更优选从30到70,则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值,适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例,可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明,所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而,“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”,至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料,包括专利申请和出版物,出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”,旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
应该理解,以上描述是为了进行说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述,在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此,本教导的范围不应该参照上述描述来确定,而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的,所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容,也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (9)

1.一种等密度调堵球,其特征在于,其由具有第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺按照预定规则制成混合聚酰胺后制备所需密度的等密度调堵球,所述混合聚酰胺的密度根据井下液体的密度确定。
2.根据权利要求1所述的等密度调堵球,其特征在于,根据所述混合聚酰胺的密度确定第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺,所述混合聚酰胺的密度介于第一密度聚酰胺和第二密度聚酰胺之间。
3.根据权利要求1所述的等密度调堵球,其特征在于,所述混合聚酰胺的密度与所述第一密度聚酰胺的差值在0~0.02g/cm3之间,所述混合聚酰胺的密度与所述第二密度聚酰胺的差值在-0.02g/cm3~0之间。
4.根据权利要求1所述的等密度调堵球,其特征在于,所述第一密度聚酰胺和所述第二密度聚酰胺的熔融温度接近。
5.根据权利要求1所述的等密度调堵球,其特征在于,所述第一密度聚酰胺和所述第二密度聚酰胺的熔融温度差优选不超过20℃。
6.根据权利要求1所述的等密度调堵球,其特征在于,所述预定规则为第一密度聚酰胺与第二密度聚酰胺按照如下质量比进行配比制成混合聚酰胺:
其中,表示为混合聚酰胺的密度,g/cm3表示为第一密度聚酰胺的密度,g/cm3表示为第二密度聚酰胺的密度,g/cm3表示为第一密度聚酰胺的质量,kg;表示为第二密度聚酰胺的质量,kg。
7.根据权利要求1所述的等密度调堵球,其特征在于,所述混合聚酰胺在真空度为-0.8标准大气压,温度为90℃~95℃,烘干48小时。
8.根据权利要求7所述的等密度调堵球,其特征在于,干燥后的混合聚酰胺的含水量控制在0.05%以下,以避免所述等密度调堵球中出现气泡。
9.根据权利要求1所述的等密度调堵球,其特征在于,所述混合聚酰胺的密度范围是0.980~1.14g/cm3,产品精度为±0.001g/cm3,最高抗剪切强度是110MPa,耐温-20℃~160℃。
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