CN111410945A - 一种胶囊暂堵压井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶囊暂堵压井液及其制备方法，包括石蜡和暂堵压井液，石蜡包覆在暂堵压井液的外部；按质量份数计，暂堵压井液包括聚合物、交联剂、增塑剂和水配制得到；本发明通过采用转鼓喷涂法将石蜡包覆在暂堵压井液的外部，得到大尺寸胶囊暂堵压井液，实现了有效堵塞油气储层大孔径溶孔、溶洞或射孔炮眼；暂堵压井液利用无机材料与聚合物的插层作用，使大分子聚合物有效地进入无机材料层间，在交联剂作用下形成共价键结合的共混材料，从而提高了力学性能和热盐稳定性。
Description
技术领域
本发明属于天然气井修井防漏与储层保护技术领域，特别涉及一种胶囊暂堵压井液及其制备方法。
背景技术
长庆气田下古气层是以溶孔、晶间孔和晶间溶孔为主，其次为铸模孔、晶间微孔和微裂，低渗透为主有局部中、高渗透区，层间差异明显，非均质程度较严重，基质渗透率在0.001-6.368mD，普遍小于5mD，具有裂缝的溶蚀孔洞白云岩渗透率1.0-100mD甚至更大。目前地层压力系数普遍在0.3-0.8范围之间，压力系数跨度范围大，地质条件复杂；在修井过程中，由于正压差过大常导致压井液恶性漏失，气井复产困难甚至停产。
目前，国内外研究的暂堵压井液体系普遍针对性较强，主要有高吸水树脂颗粒(固化水)、低密度泡沫以及凝胶类等暂堵技术；高吸水树脂颗粒暂堵压井技术使用条件较为苛刻，操作成本较高；此外，高吸水树脂颗粒暂堵压井液对于压力系数跨度范围大的气层，在井下因压力波动，容易运移上浮，严重影响气密性，造成安全隐患；低密度泡沫暂堵压井技术工艺较为复杂，且低密度泡沫稳定周期短，不能满足大修作业要求；凝胶类暂堵压井液在修井暂堵方面具有较好应用潜力，不仅具有液体的粘性，还具有固体的硬度，但已报道的凝胶类暂堵压井液在抗高温、堵塞大孔径溶洞、射孔炮眼及返排解堵性能上还有待提高；因此亟需研发一种用于溶洞、裂缝和溶孔的缝洞型碳酸盐储层的低损害、低成本暂堵压井液技术。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明一种胶囊暂堵压井液及其制备方法，利用转鼓喷涂法，多次喷涂石蜡使其包覆暂堵压井液，得到大尺寸的胶囊暂堵压井液体系，从而有效堵塞碳酸盐岩储层大孔径溶孔溶洞及射孔炮眼。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明提供了一种胶囊暂堵压井液，包括石蜡和暂堵压井液，石蜡包覆在暂堵压井液的外部；其中，按质量份数计，暂堵压井液包括聚合物：100-120份、交联剂：50-60份、增塑剂50-100份及水：100份。
进一步的，聚合物采用丙烯酰胺共聚物。
进一步的，交联剂采用六次甲基四胺交联剂。
进一步的，增塑剂采用微纳米级多层状硅酸盐类增韧材料。
进一步的，还包括稳定剂及除氧剂，稳定剂的质量分数为1-2份，除氧剂的质量分数为0.5-1.0份。
进一步的，稳定剂采用硫脲，抗氧剂采用亚硫酸钠。
进一步的，按质量份数计，暂堵压井液包括100份聚合物、50份的交联剂、100份的增塑剂、2份稳定剂、1份抗氧化剂和100水配制得到。
进一步的，石蜡采用熔点为100-115℃的高熔点石蜡。
本发明还提供了一种胶囊暂堵压井液的制备方法，首先，配制得到暂堵压井液；然后，将配制的暂堵压井液置于转鼓中进行翻动，使凝胶颗粒翻滚，将溶有石蜡的石油醚液经喷枪头喷涂在胶体颗粒上，同时鼓入热空气使石油醚挥发并回收；反复多次喷涂使胶囊厚度达1-3mm，停止喷涂，继续转动和鼓风至胶囊干燥即可。
进一步的，配制暂堵压井液时，包括以下步骤：
步骤1、将聚合物充分分散在水中，搅拌得到聚合物溶液；
步骤2、在聚合物溶液中加入增塑剂，搅拌至增塑剂均匀分布在聚合物溶液中，得到均匀分布有增塑剂的聚合物溶液；
步骤3、在步骤2中得到的均匀分布有增塑剂的聚合物溶液中加入交联剂，搅拌均匀后，稳定形成凝胶溶液，得到暂堵压井液。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明一种胶囊暂堵压井液，通过采用石蜡包覆暂堵压井液，得到大尺寸胶囊暂堵压井液，实现了有效堵塞油气储层大孔径溶孔、溶洞或射孔炮眼的效果。
进一步的，聚合物采用丙烯酰胺共聚物，丙烯酰胺共聚物的分子结构的分子主链的连接键选“C—C”、“C—N”和“C—S”等键能较大的分子键，有效避免了高温对分子结构的破坏，同时利用无机材料与大分子聚合物的插层作用，使大分子聚合物有效地进入无机纳米材料层间，在交联剂作用下形成共价键结合的共混材料，从而提高了力学性能和热盐稳定性。
进一步的，交联剂选用温度适宜范围较宽的苯酚/甲醛及其苯酚衍生物形成的酚醛交联剂，同时添加能消除自由基的芳香胺及其衍生物的抗氧化剂，提高压井液的高温稳定性。
进一步的，增塑剂采用多层状硅酸盐类材料，利用无机材料与大分子聚合物的插层作用，在交联剂作用下形成共价键结合的共混材料，提高暂堵压井液的力学性能和热盐稳定性。
进一步的，通过在暂堵压井液中加入稳定剂，提高了暂堵压井液的力学性能和热盐稳定性；稳定剂选用硫脲，主要起到除氧、杀菌的作用，保障药剂的高温稳定性。
进一步的，通过添加能消除自由基的芳香胺及其衍生物的抗氧化剂，作为高温稳定剂来提高压井液的高温稳定性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明一种胶囊暂堵压井液，包括石蜡和暂堵压井液，石蜡采用市售工业级高熔点石蜡，石蜡的熔点为100-115℃，石蜡用作包埋材料；利用转鼓喷涂法多次喷涂，使石蜡包覆在暂堵压井液的外部，得到尺寸直径为12mm以上的大尺寸胶囊暂堵压井液体系，实现对对碳酸盐岩储层大孔径溶孔溶洞及射孔炮眼的有效堵塞；
按质量份数计，暂堵压井液包括100-120份的聚合物、50-60份的交联剂、50-100份的增塑剂、1-2份的稳定剂、0.5-1份的抗氧化剂和100份的水；
本发明还提供了一种胶囊暂堵压井液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，首先将聚合物分散在水中，搅拌至聚合物充分分散，得到聚合物溶液；然后在聚合物溶液中加入增塑剂，搅拌至增塑剂均匀分布在聚合物溶液中，得到均匀分布有增塑剂的聚合物溶液；接着在均匀分布有增塑剂的聚合物溶液中加入交联剂，搅拌至交联剂均匀分散，得到混合溶液；其次在混合溶液中加入稳定剂和除氧剂，搅拌均匀后，稳定形成凝胶溶液，得到暂堵压井液；接下来将暂堵压井液放入转鼓喷涂器中翻动，采用喷枪头向转鼓喷涂器中的暂堵压井液中喷入溶有石蜡的石油醚，石蜡和石油醚按质量比为2:1的比例混合，并向暂堵压井液中吹入热风，使石油醚挥发回收；重复喷涂多次，直至暂堵压井液外部包覆的石蜡厚度达到1-3mm，筛分得到要求尺寸的胶囊暂堵压井液。
实施例1：
常温下，按质量份数，首先将120份的丙烯酰胺共聚物分散于100份的水中，搅拌，待丙烯酰胺共聚物充分分散后，得到丙烯酰胺共聚物水溶液；然后在丙烯酰胺共聚物水溶液中，加入50份的微纳米级的多层状硅酸盐类增韧材料，搅拌至硅酸盐类增韧材料均匀分布在丙烯酰胺共聚物水溶液中，得到均匀分布有硅酸盐类增韧材料的丙烯酰胺共聚物水溶液；再在均与分布有硅酸盐类增韧材料的丙烯酰胺共聚物水溶液中加入50份的六次甲基四胺交联剂搅拌均匀，随后加入2份硫脲稳定剂及1份亚硫酸钠；搅拌均匀后稳定2-3小时形成凝胶溶液，得到配制好的暂堵压井液；最后将配制好的暂堵压井液放入转鼓喷涂器中翻动，采用喷枪头将石蜡和石油醚按质量比为2:1的比例混合，喷入暂堵压井液并吹入热风，使石油醚挥发并回收；重复多次喷入溶有石蜡的石油醚，直至石蜡包覆厚度达到1-3mm，筛分得到预设尺寸的大尺寸胶囊暂堵压井液。
将实施例1中得到的大尺寸的胶囊暂堵压井液在100～110℃下老化15天后测试，得到胶囊暂堵压井液的弹性模量为5000Pa，粘性模量为600Pa；与暂堵压井液的原始状态性能相比，胶囊暂堵压井液的物理性能未出现显著降低；同时，胶囊暂堵压井液具有良好的热稳定性，对胶囊暂堵压井液暂堵炮眼实验测试时，当压力从1MPa逐渐加压达到20MPa时，胶囊暂堵压井液均未突破，滤失速率稳定在5mL/min，炮眼被胶囊暂堵压井液完全堵塞，提高了地层承压能力，满足大修井作业要求。
实施例2：
常温下，按质量份数，首先将100份的丙烯酰胺共聚物分散于100份的水中，搅拌，待丙烯酰胺共聚物充分分散后，得到丙烯酰胺共聚物水溶液；然后在丙烯酰胺共聚物水溶液中，加入80份的微纳米级多层状硅酸盐类增韧材料，搅拌至硅酸盐类增韧材料均匀分布在丙烯酰胺共聚物水溶液中，得到均匀分布有硅酸盐类增韧材料的丙烯酰胺共聚物水溶液；再在均与分布有硅酸盐类增韧材料的丙烯酰胺共聚物水溶液中加入60份的六次甲基四胺交联剂搅拌均匀，随后加入1份硫脲稳定剂及0.5份亚硫酸钠，搅拌均匀后稳定2-3小时形成凝胶溶液，得到配制好的暂堵压井液；最后将配制好的暂堵压井液放入转鼓喷涂器中翻动，采用喷枪头将石蜡和石油醚按质量比为2:1的比例混合，喷入暂堵压井液并吹入热风，使石油醚挥发并回收；重复多次喷入溶有石蜡的石油醚，直至石蜡包覆厚度达到要求，筛分得到预设尺寸的大尺寸胶囊暂堵压井液。
将实施例2中得到的大尺寸的胶囊暂堵压井液在100-110℃下老化15天后测试，得到胶囊暂堵压井液的弹性模量7500Pa，粘性模量为680Pa；与暂堵压井液的原始状态性能相比，胶囊暂堵压井液的物理性能未出现显著降低；同时，胶囊暂堵压井液具有良好的热稳定性，对胶囊暂堵压井液暂堵炮眼实验测试时，当压力从1MPa逐渐加压达到20MPa时，胶囊暂堵压井液均未突破，滤失速率稳定在3.5mL/min，炮眼被胶塞完全堵塞，提高了地层承压能力，可满足大修井作业要求。
实施例3：
常温下，按质量份数，首先将100份的丙烯酰胺共聚物分散于100份的水中，搅拌，待丙烯酰胺共聚物充分分散后，得到丙烯酰胺共聚物水溶液；然后在丙烯酰胺共聚物水溶液中，加入100份的微纳米级多层状硅酸盐类增韧材料，搅拌至硅酸盐类增韧材料均匀分布在丙烯酰胺共聚物水溶液中，得到均匀分布有硅酸盐类增韧材料的丙烯酰胺共聚物水溶液；再在均与分布有硅酸盐类增韧材料的丙烯酰胺共聚物水溶液中加入50份的六次甲基四胺交联剂搅拌均匀，随后加入2份硫脲稳定剂及1份芳香胺及其衍生物，搅拌均匀后稳定2-3小时形成凝胶溶液，得到配制好的暂堵压井液；最后将配制好的暂堵压井液放入转鼓喷涂器中翻动，采用喷枪头将石蜡和石油醚按质量比为2:1的比例混合，喷入暂堵压井液并吹入热风，使石油醚挥发并回收；重复多次喷入溶有石蜡的石油醚，直至石蜡包覆厚度达到1-3mm，筛分得到预设尺寸的大尺寸胶囊暂堵压井液。
将实施例3中得到的大尺寸的胶囊暂堵压井液在100-110℃下老化15天后测试，得到胶囊暂堵压井液的弹性模量9000Pa，粘性模量为800Pa；与暂堵压井液的原始状态性能相比，胶囊暂堵压井液的物理性能未出现显著降低；同时，胶囊暂堵压井液具有良好的热稳定性，对胶囊暂堵压井液暂堵炮眼实验测试时，当压力从1MPa逐渐加压达到20MPa时，胶囊暂堵压井液均未突破，滤失速率稳定在3.5mL/min，炮眼被胶塞完全堵塞，提高了地层承压能力，可满足大修井作业要求。
本发明中聚合物采用抗温抗盐共聚物，为了提高暂堵压井液的抗温性能，在聚合物的选择上，抗温抗盐共聚物的分子结构的分子主链的连接键选“C-C”、“C-N”和“C-S”等键能较大的分子键，避免高温对分子结构的破坏；同时，利用微纳米级多层状硅酸盐类增韧材料与大分子聚合物的插层作用，使大分子聚合物有效地进入无机纳米材料层间，因此，抗温抗盐共聚物采用丙烯酰胺共聚物；含磺化基团的丙烯酰胺共聚物，引入了抗温抗盐基团，主链上带有大量的酰胺基，化学活性很高，形成的液体胶塞具有较好的抗盐及抗温性能，同时呈现出较好的成胶及成型性。
交联剂采用温度适宜范围较宽的苯酚/甲醛及其苯酚衍生物形成的酚醛交联剂，酚醛交联剂采用六次甲基四胺；增塑剂采用多层状硅酸盐类材料，利用微纳米级多层状硅酸盐类增韧材料与大分子聚合物的插层作用下，在交联剂的作用下形成共价键结合的共混材料，提高了暂堵压井液的力学性能和热盐稳定性；稳定剂采用硫脲，起到了除氧和杀菌的作用，保障了暂堵压井液的高温稳定性；抗氧化剂采用芳香胺或其衍生物，抗氧化剂消除了自由基，提高了暂堵压井液的高温稳定性。
通过正交试验对合成条件优化及上述实施例1-3分析，按质量份数计为100份的聚合物、50份的交联剂、100份的增塑剂、2份稳定剂、1份抗氧化剂和100水配制得到的暂堵压井液效果最优。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种胶囊暂堵压井液，其特征在于，包括石蜡和暂堵压井液，石蜡包覆在暂堵压井液的外部；其中，按质量份数计，暂堵压井液包括聚合物：100-120份、交联剂：50-60份、增塑剂50-100份及水：100份。
2.根据权利要求1所述的一种胶囊暂堵压井液，其特征在于，聚合物采用丙烯酰胺共聚物。
3.根据权利要求1所述的一种胶囊暂堵压井液，其特征在于，交联剂采用六次甲基四胺交联剂。
4.根据权利要求1所述的一种胶囊暂堵压井液，其特征在于，增塑剂采用微纳米级多层状硅酸盐类增韧材料。
5.根据权利要求1所述的一种胶囊暂堵压井液，其特征在于，还包括稳定剂及除氧剂，稳定剂的质量分数为1-2份，除氧剂的质量分数为0.5-1.0份。
6.根据权利要求5所述的一种胶囊暂堵压井液，其特征在于，稳定剂采用硫脲，抗氧剂采用亚硫酸钠。
7.根据权利要求5所述的一种胶囊暂堵压井液，其特征在于，按质量份数计，暂堵压井液包括100份聚合物、50份的交联剂、100份的增塑剂、2份稳定剂、1份抗氧化剂和100水配制得到。
8.根据权利要求1所述的一种胶囊暂堵压井液，其特征在于，石蜡采用熔点为100-115℃的高熔点石蜡。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种胶囊暂堵压井液的制备方法，其特征在于，首先，配制得到暂堵压井液；然后，将配制的暂堵压井液置于转鼓中进行翻动，使凝胶颗粒翻滚，将溶有石蜡的石油醚液经喷枪头喷涂在胶体颗粒上，同时鼓入热空气使石油醚挥发并回收；反复多次喷涂使胶囊厚度达1-3mm，停止喷涂，继续转动和鼓风至胶囊干燥即可。
10.根据权利要求9所述的一种胶囊暂堵压井液的制备方法，其特征在于，配制暂堵压井液时，包括以下步骤：
步骤1、将聚合物充分分散在水中，搅拌得到聚合物溶液；
步骤2、在聚合物溶液中加入增塑剂，搅拌至增塑剂均匀分布在聚合物溶液中，得到均匀分布有增塑剂的聚合物溶液；
步骤3、在步骤2中得到的均匀分布有增塑剂的聚合物溶液中加入交联剂，搅拌均匀后，稳定形成凝胶溶液，得到暂堵压井液。
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