CN110105932A - 一种油气井套管堵漏用树脂材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油开采技术领域，特别涉及一种油气井套管堵漏用树脂材料及其制备方法。本发明通过制备聚酯树脂混合液、填加偶联剂、填加固化剂、填加填料和填加添加剂及多元醇溶剂五个步骤，制备出质量百分比为：65％‑85％的聚酯树脂、0.6％‑3％的固化剂、3％‑5％的填料、0.5％‑1.5％的偶联剂、1％‑3％的添加剂、其余为多元醇溶剂的油气井套管堵漏用树脂材料。本发明强度高，胶结好，体积变化率很小，不但适用于生产井套管破损堵漏，还适用于新井压裂套管破损及老井重复改造旧裂缝封堵的需求。本发明的起始粘度低，通过剪切后，粘度下降，便于地面施工操作，到达储层后粘度才逐渐增强至固化。本发明使用的原料易得，制备过程简单，施工过程简单易行。

Description

一种油气井套管堵漏用树脂材料及其制备方法

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，特别涉及一种油气井套管堵漏用树脂材料及其制备方法。

背景技术

随着多油层油田开采年限的增长,加上地质条件和工程因素的影响,常常发生套管破损和套管外流体窜漏现象,影响油田稳产和开发方案的顺利实施,甚至造成停产，严重影响了油藏有效注水和最终采收率的提高。油水井套管变形加剧,增加了修井生产作业的成本。目前，常用的封窜堵漏技术主要有套管补贴和化学堵漏等。套管补贴技术易造成套管缩径，给后期作业带来不便。常规化学堵漏主要依靠水泥，其主要存在的问题耐压强度低，环空带压井无法注入，水泥易收缩，产生裂纹或微裂隙，导致胶结质量变差等问题。常规凝胶和热固性树脂堵剂体系也存在以下几个问题：(1)堵剂用量大，施工成本高；(2)体系不能直角固化，体积收缩，导致隔水封窜；(3)固化后承压能力不足等问题，尤其是水平井压裂需55MPa的完整井筒。

中国专利号：CN106800389A公开了一种高造壁性封窜堵漏剂，其主要以水泥为主，固化后存在裂隙，气密性不足；中国专利号：CN 108166944 A公开了一种油气井中破损套管的修复方法和快速滤失堵漏浆，其为前置核桃壳、纤维等降滤失体系，后补ABS树脂为主的凝胶体系，其耐压强度可达到油井生产或钻井堵漏，达不到套管修复后压裂需求。中国专利号：CN 107474808 A公开了一种油气井套管堵漏用树脂堵漏剂，其以工业尿素甲醛及固化剂为体系的堵剂，其自身强度低，耐压强度不足。

因此，研发一种能够满足油气井压裂、措施施工所需的套管堵漏材料迫在眉睫。

发明内容

本发明提供了一种油气井套管堵漏用树脂材料及其制备方法，目的之一在于提供一种承压能力强、胶结强度高的油气井套管堵漏用树脂材料及其制备方法；目的之二在于提供一种制备过程简单且施工过程简单易行的油气井套管堵漏用树脂材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种油气井套管堵漏用树脂材料，包括聚酯树脂、固化剂、填料、偶联剂、添加剂和多元醇溶剂；各组成按质量百分比占比为：65％-85％的聚酯树脂、0.6％-3％的固化剂、3％-5％的填料、0.5％-1.5％的偶联剂、1％-3％的添加剂、其余为多元醇溶剂；所述的聚酯树脂为：乙烯基甲苯、乙酸乙烯酯、对苯二甲酸、偏苯三酸酐中的一种或几种。

所述的多元醇溶剂为：丙三醇、聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃二醇。

所述的固化剂为：过氧化萘、过氧化苯甲酰、过氧化环己酮中的一种或几种。

所述的填料为：二氧化硅、碳酸钙、云母粉的一种或几种。

所述的偶联剂为：乙烯基三氯有机硅烷、Y-氯丙基三甲基硅烷、Y-缩水甘油丙基-三甲基硅烷的一种或几种。

所述的添加剂为：N、N-二甲基苯胺或氯化钴。

一种油气井套管堵漏用树脂材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：制备聚酯树脂混合基液

将按质量配比的聚酯树脂和添加剂，在室温条件下搅拌15-20min；

步骤二：填加偶联剂

在步骤一的混合液搅至均匀后，加入质量配比的偶联剂，搅拌5-10min；

步骤三：填加固化剂

当步骤二完成后继续边搅拌边加入质量配比的固化剂，搅拌5-10min；

步骤四：填加填料

当步骤三完成后，加入质量配比的填料搅拌5-22min；

步骤五：填加多元醇溶剂

当步骤四完成后加入质量配比的多元醇溶剂，搅拌均匀即完成制备过程。

有益效果：

本发明通过制备聚酯树脂混合液、填加偶联剂、填加固化剂、填加填料和填加添加剂及多元醇溶剂五个步骤，制备出按质量百分比占比为：65％-85％的聚酯树脂、0.6％-3％的固化剂、3％-5％的填料、0.5％-1.5％的偶联剂、1％-3％的添加剂、其余为多元醇溶剂的油气井套管堵漏用树脂材料。本发明制备的树脂材料堵剂强度高，胶结好，体积变化率很小，不但适用于生产井套管破损堵漏，还适用于新井压裂套管破损及老井重复改造旧裂缝封堵的需求。本发明的起始粘度低，通过剪切后，粘度下降，便于地面施工操作，到达储层后粘度才逐渐增强至固化。本发明使用的原料易得，制备过程简单，施工过程简单易行。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明流程图；

图2本发明耐压测试数据图；

图3岩心耐压测试数据图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种油气井套管堵漏用树脂材料，包括聚酯树脂、固化剂、填料、偶联剂、添加剂和多元醇溶剂；各组成按质量百分比占比为：65％-85％的聚酯树脂、0.6％-3％的固化剂、3％-5％的填料、0.5％-1.5％的偶联剂、1％-3％的添加剂、其余为多元醇溶剂；所述的聚酯树脂为乙烯基甲苯、乙酸乙烯酯、对苯二甲酸、偏苯三酸酐中的一种或几种。

在实际使用时，初始粘度为20-80mPa·s，体系发生聚合固化反应，胶结密封地层与套管间隙，在储层温度条件50-70℃，固化时间为4-24小时。耐压15-65MPa可根据具体施工需求调整。

本发明的油气井套管堵漏用树脂材料，强度高，胶结好，体积变化率很小，不但适用于生产井套管破损堵漏，还适用于新井压裂套管破损及老井重复改造旧裂缝封堵的需求。本发明的起始粘度低，通过剪切后，粘度下降，便于地面施工操作，到达储层后粘度才逐渐增强至固化。在实际使用时，本发明的聚酯树脂为乙烯基甲苯、乙酸乙烯酯、对苯二甲酸、偏苯三酸酐中的一种或几种的技术方案，使交联固化的时间可调且流动性较好。

实施例二：

一种油气井套管堵漏用树脂材料，与实施例一不同之处在于：所述的固化剂为过氧化萘、过氧化苯甲酰、过氧化环己酮中的一种或几种。

在实际使用时，固化剂为过氧化萘、过氧化苯甲酰、过氧化环己酮中的一种或几种的技术方案，能够降低对应的树脂粘度，使其流动性好，具有良好的注入性。

实施例三：

一种油气井套管堵漏用树脂材料，与实施例一不同之处在于：所述的填料为二氧化硅、碳酸钙、云母粉的一种或几种。

在实际使用时，填料为二氧化硅、碳酸钙、云母粉的一种或几种的技术方案，有效的增强了堵漏用树脂材料的机械性能。

实施例四：

一种油气井套管堵漏用树脂材料，与实施例一不同之处在于：所述的偶联剂为乙烯基三氯有机硅烷、Y-氯丙基三甲基硅烷、Y-缩水甘油丙基-三甲基硅烷的一种或几种。

在实际使用时，本发明中偶联剂所采用的技术方案，有效的增强了堵漏用树脂材料的韧性。

实施例五：

一种油气井套管堵漏用树脂材料，与实施例一不同之处在于：所述的添加剂为N,N-二甲基苯胺或氯化钴。

在实际使用时，本发明中添加剂所采用的技术方案，有效提高了堵漏用树脂材料的粘接力。

实施例六：

如图1所示的一种油气井套管堵漏用树脂材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：制备聚酯树脂混合基液

将按质量配比的聚酯树脂和添加剂，在室温条件下搅拌15-20min；

步骤二：填加偶联剂

在步骤一的混合液搅至均匀后，加入质量配比的偶联剂，搅拌5-10min；

步骤三：填加固化剂

当步骤二完成后继续边搅拌边加入质量配比的固化剂，搅拌5-10min；

步骤四：填加填料

当步骤三完成后，加入质量配比的填料搅拌5-22min；

步骤五：填加多元醇溶剂

当步骤四完成后再加入质量配比的多元醇溶剂，加入后搅拌均匀即完成制备过程。

在实际使用时，采用本方法制备的油气井套管堵漏用树脂材料，使用的原料易得，制备过程简单，施工过程简单易行，可操作性强。

实施例七：

如图1所示的一种油气井套管堵漏用树脂材料的制备方法如下：

选取各组成(按质量百分比)占比为：聚酯树脂选用的是乙酸乙烯酯75％、固化剂选用的是过氧化萘0.6％、填料选用的是二氧化硅3％、偶联剂选用的是乙烯基三氯有机硅烷0.5％、添加剂选用的是N、N-二甲基苯胺1％，其余为聚氧化丙烯二醇。

其制备方法：将质量配比的聚酯树脂和添加剂混合，在室温条件下搅拌15min，待体系搅至均匀后，加入偶联剂，搅拌5min，继续边搅拌边加入固化剂，搅拌5min后，加入填料，搅拌5min，再加入多元醇溶剂，制得高强度油气田套管堵漏用树脂材料。搅拌均匀后待注入井筒使用。

对制得的树脂材料进行MTS力学测试：其杨氏模量为81Gpa，泊松比为0.3，表现出良好的力学性能。

对制得的树脂材料进行与钢管胶结强度测试：钢棒与本实施例堵剂的粘结强度为5.75MPa，此时试验力为23.18kN。钢棒与堵剂滑脱并不会破坏堵剂状态。

实施例八：

本实施例给出的一种油气井套管堵漏用树脂材料制备方法如下：

选取各组成(按质量百分比)占比为：聚酯树脂选用的是乙烯基甲苯65％、固化剂选用的是过氧化苯甲酰1.6％、填料选用的是碳酸钙4％、偶联剂选用的是Y-氯丙基三甲基硅烷1.0％、添加剂选用的是N和N-二甲基苯胺2％，其余为丙三醇。

其制备方法：将质量配比的聚酯树脂和添加剂混合，在室温条件下搅拌18min，待体系搅至均匀后，加入偶联剂，搅拌8min，继续边搅拌边加入固化剂，搅拌6min后，加入填料，搅拌12min，再加入多元醇溶剂，制得高强度油气田套管堵漏用树脂材料。搅拌均匀后待注入井筒使用。

实施例九：

一种油气井套管堵漏用树脂材料制备方法如下：

选用各组成(按质量百分比)占比为：聚酯树脂选用的是对苯二甲酸85％、固化剂选用的是过氧化环己酮3.0％、填料选用的是云母粉5％、偶联剂选用的是Y-缩水甘油丙基-三甲基硅烷1.5％、添加剂选用的是N和N-二甲基苯胺3％、其余为聚四氢呋喃二醇。

其制备方法：将聚酯树脂和添加剂混合，在室温条件下搅拌20min，待体系搅至均匀后，加入偶联剂，搅拌10min，继续边搅拌边加入固化剂，搅拌10min后，加入填料，搅拌22min，再加入多元醇溶剂，制得高强度油气田套管堵漏用树脂材料。搅拌均匀后待注入井筒使用。

将制得的树脂与天然岩心进行耐压测试试验对比，如图2和图3所示，天然岩心在24kN被压碎，制备的树脂在58kN只发生形变，未破裂，说明在受压情况下，树脂的韧脆性要高于一般地层岩心。

实施例十：

本实施例给出的一种油气井套管堵漏用树脂材料制备方法如下：

选用各组成(按质量百分比)占比为：聚酯树脂选用的是偏苯三酸酐78％、固化剂选用的是过氧化环己酮2.5％、填料选用的是云母粉5％、偶联剂选用的是Y-缩水甘油丙基-三甲基硅烷1.0％、添加剂选用的是N和N-二甲基苯胺2％、其余为丙三醇。

其制备方法：将聚酯树脂和添加剂混合，在室温条件下搅拌20min，待体系搅至均匀后，加入偶联剂，搅拌10min，继续边搅拌边加入固化剂，搅拌10min后，加入填料，搅拌22min，再加入添多元醇溶剂，制得高强度油气田套管堵漏用树脂材料。搅拌均匀后待注入井筒使用。

按照实施例八-十的树脂材料在油井堵漏中得以应用，所述的实施例八-十所制备的堵漏用树脂材料性能如下：

表1树脂材料性能测试

序号	样品	温度(℃)	稠化时间(h)	固化后耐压强度(MPa)
					1	实施例八	45	25.0	43
2	实施例九	65	7.5	65
					3	实施例十	75	4.0	81

实施例十一：

在A区块一口致密油水平井光套管体积压裂，完成前两段压裂，在压裂完第3段时，压力产生异常，结束后压力稳不住，最大泵压只能达到4MPa，疑似套管漏失。对该井进行了噪声井温及井下鹰眼测井。根据结果判断其漏点在64m处。决定对其进行树脂堵漏作业，要求作业后井筒试压55MPa。

施工过程如下：在其漏点下部4m处打一个可钻式桥塞，油管带斜尖下入漏点上部3m处，正洗井至套管出口返出水后，关闭套管闸门。按照实施例十配方配置树脂堵剂5m³，以500L/min的排量打入井筒后，用清水顶替至漏点，待顶替压力升至30MPa，保持压力候凝24后。井筒试压55MPa，用油管带磨鞋磨掉井筒内树脂塞及桥塞，试压55MPa，保持1小时不降。堵漏措施后，该井完成了后期8段压裂施工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种油气井套管堵漏用树脂材料，其特征在于：包括聚酯树脂、固化剂、填料、偶联剂、添加剂和多元醇溶剂；各组成按质量百分比占比为：65％-85％的聚酯树脂、0.6％-3％的固化剂、3％-5％的填料、0.5％-1.5％的偶联剂、1％-3％的添加剂、其余为多元醇溶剂；所述的聚酯树脂为乙烯基甲苯、乙酸乙烯酯、对苯二甲酸、偏苯三酸酐中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的一种油气井套管堵漏用树脂材料，其特征在于：所述的多元醇溶剂为丙三醇、聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃二醇。

3.如权利要求1所述的一种油气井套管堵漏用树脂材料，其特征在于：所述的固化剂为过氧化萘、过氧化苯甲酰、过氧化环己酮中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种油气井套管堵漏用树脂材料，其特征在于：所述的填料为二氧化硅、碳酸钙、云母粉的一种或几种。

5.如权利要求1所述的一种油气井套管堵漏用树脂材料，其特征在于：所述的偶联剂为乙烯基三氯有机硅烷、Y-氯丙基三甲基硅烷、Y-缩水甘油丙基-三甲基硅烷的一种或几种。

6.如权利要求1所述的一种油气井套管堵漏用树脂材料，其特征在于：所述的添加剂为N、N-二甲基苯胺或氯化钴。

7.一种油气井套管堵漏用树脂材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：制备聚酯树脂混合基液

将按质量配比的聚酯树脂和添加剂，在室温条件下搅拌15-20min；

步骤二：填加偶联剂

在步骤一的混合液搅至均匀后，加入质量配比的偶联剂，搅拌5-10min；

步骤三：填加固化剂

当步骤二完成后继续边搅拌边加入质量配比的固化剂，搅拌5-10min；

步骤四：填加填料

当步骤三完成后，加入质量配比的填料搅拌5-22min；

步骤五：填加多元醇溶剂

当步骤四完成后加入质量配比的多元醇溶剂，搅拌均匀即完成制备过程。