CN111534295A - 一种注水井可逆凝胶暂堵剂和暂堵修井工艺方法 - Google Patents

一种注水井可逆凝胶暂堵剂和暂堵修井工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种注水井可逆凝胶暂堵剂和暂堵修井工艺方法，属于石油开采技术领域，本申请通过多种原料：淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、醋酸铬、亚硫酸氢氨、过硫酸铵、氢氧化钠、甲醛、石墨烯颗粒、核桃壳颗粒等复配形成可逆凝胶暂堵剂，具有成胶时间和破胶时间均可控，具有吸收性和缓释性的特点，完全适应检串作业的注水井暂堵工艺要求；同时，应用本申请中的可逆凝胶暂堵剂，暂堵速度快，安全稳定，实现敞井作业的效果，并通过检测已配置好的可逆凝胶暂堵剂的成胶时间、胶体的降解时间和胶体的抗压强度步骤，筛选适用于不同作业要求的可逆凝胶暂堵剂，大大提高了可逆凝胶的适应性。

Description

一种注水井可逆凝胶暂堵剂和暂堵修井工艺方法
技术领域
本发明实施例涉及石油开采技术领域，具体涉及一种注水井可逆凝胶暂堵 剂和暂堵修井工艺方法。
背景技术
井漏是指岩石中存在裂缝或溶洞等漏层，且漏层压力小于钻井液柱压力 时，在正压差的作用下钻井液进入漏层发生漏失的现象。井漏发生后，钻井液 不断漏失到裂缝或溶洞中，而无法完成循环，出现“只进不出”的现象，严重 时井口可完全不返工作液，使得钻井作业无法继续。
暂堵剂是能暂时降低地层渗透性或暂时封堵高渗透油层的物质。与水溶性 聚合物混合后注人井内，在压差的作用下能够迅速形成薄而致密的油层暂堵带. 经过一定时间后可自行或人工解堵。根据其可溶性和作用原理不同，可分为以 下四类：(1)酸溶性暂堵剂；(2)油溶性暂堵剂；(3)水溶性暂堵剂；(4)单 向压力暂堵剂。例如在酸化时，酸液中加人石蜡、蔡的粉粒或硅粉等固体颗粒； 当酸液向高渗透段渗入时，固体颗粒即从酸液中滤出，把高渗透层的孔眼堵住， 使酸液大部进入中、低渗透层段。酸化后，石蜡和蔡粒被油溶解，硅粉随油、 气流到地面。
然而，现有技术中使用的凝胶暂堵剂，往往强度低，堵漏材料在压井液的 高压作用下被冲稀或冲散，而无法在漏层发挥堵漏作用，给检串作业带来不确 定性。
因此，如何提供一种注水井可逆凝胶暂堵剂和暂堵修井工艺方法，是本领 域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种注水井可逆凝胶暂堵剂和暂堵修井工艺方 法，以解决现有技术中存在的相关技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种注水井可逆凝胶暂堵剂，由以 下重量份的原料制成：
淀粉35-50份、丙烯酸7-10份、丙烯酰胺32-40份、醋酸铬0.8-1.3份、 亚硫酸氢氨0.21-0.42份、过硫酸铵0.15-0.18份、氢氧化钠0.02-0.10份、甲醛 0.010-0.021份、石墨烯颗粒0.012-0.025份、核桃壳颗粒0.01-0.03份、氯化钾 0.01-0.02份、木质素0.010-0.015份、木质纤维0.01-0.02份、偏硅酸钠0.01-0.02 份、膨润土0.01-0.02份、硬脂酸单甘油酯0.001-0.002份、环氧树脂0.01-0.02 份和无水氯化钙0.01-0.015份。
进一步地，由以下重量份的原料制成：
淀粉50份、丙烯酸10份、丙烯酰胺40份、醋酸铬1.3份、亚硫酸氢氨 0.21份、过硫酸铵0.18份、氢氧化钠0.08份、甲醛0.012份、石墨烯颗粒0.020 份、核桃壳颗粒0.02份、氯化钾0.01份、木质素0.01份、木质纤维0.02份、 偏硅酸钠0.02份、膨润土0.01份、硬脂酸单甘油酯0.001份、环氧树脂0.02 份和无水氯化钙0.015份。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种暂堵修井工艺方法，应用如上 所述的注水井可逆凝胶暂堵剂，包括以下步骤：
S1：将可逆凝胶暂堵剂与清水混匀，其中，可逆凝胶暂堵剂与清水的混合 比例为(0.5-1.0)：(99.0-99.5)；
S2：检测已配置好的可逆凝胶暂堵剂的成胶时间、胶体的降解时间和胶体 的抗压强度；
S3：对井口及管线试压；
S4：检测注水井的吸水性能；
S5：试注清水；
S6：挤注聚合物凝胶；
S7：挤注可逆凝胶；
S8：正注清水和反注清水。
进一步地，在步骤S2中，具体包括：
检测可逆凝胶暂堵剂在10-600分钟内，不同温度20℃、40℃、60℃和80℃ 下的成胶时间。
进一步地，在步骤S2中，具体包括：
检测可逆凝胶暂堵剂在不同浓度0.5-1％内的降解时间。
进一步地，在步骤S2中，具体包括：
采用多功能岩心驱替装置，对100％聚合物浓度配制的可逆凝胶进行纵向 驱替实验，以评价可逆凝胶的纵向抗压强度。
本发明实施例具有如下优点：
本申请通过多种原料复配形成可逆凝胶暂堵剂，具有成胶时间和破胶时间 均可控，具有吸收性和缓释性的特点，完全适应检串作业的注水井暂堵工艺要 求；同时，应用本申请中的可逆凝胶暂堵剂，暂堵速度快，安全稳定，实现敞 井作业的效果，并通过检测已配置好的可逆凝胶暂堵剂的成胶时间、胶体的降 解时间和胶体的抗压强度步骤，筛选适用于不同作业要求的可逆凝胶暂堵剂， 大大提高了可逆凝胶的适应性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的注水井施工暂堵曲线图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由 本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的 实施例是本发明一部分实施例，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。
为了解决现有技术中存在的相关技术问题，根据本发明实施例的第一方 面，提供了一种注水井可逆凝胶暂堵剂，具体由以下重量份的原料制成：
淀粉35-50份、丙烯酸7-10份、丙烯酰胺32-40份、醋酸铬0.8-1.3份、 亚硫酸氢氨0.21-0.42份、过硫酸铵0.15-0.18份、氢氧化钠0.02-0.10份、甲醛 0.010-0.021份、石墨烯颗粒0.012-0.025份、核桃壳颗粒0.01-0.03份、氯化钾0.01-0.02份、木质素0.010-0.015份、木质纤维0.01-0.02份、偏硅酸钠0.01-0.02 份、膨润土0.01-0.02份、硬脂酸单甘油酯0.001-0.002份、环氧树脂0.01-0.02 份和无水氯化钙0.01-0.015份。
更为优选的，由以下重量份的原料制成：
淀粉50份、丙烯酸10份、丙烯酰胺40份、醋酸铬1.3份、亚硫酸氢氨 0.21份、过硫酸铵0.18份、氢氧化钠0.08份、甲醛0.012份、石墨烯颗粒0.020 份、核桃壳颗粒0.02份、氯化钾0.01份、木质素0.01份、木质纤维0.02份、 偏硅酸钠0.02份、膨润土0.01份、硬脂酸单甘油酯0.001份、环氧树脂0.02 份和无水氯化钙0.015份。
上述可逆凝胶暂堵剂的生产过程是：首先将相应份数的淀粉、丙烯酸、丙 烯酰胺、醋酸铬、石墨烯颗粒、核桃壳颗粒、氯化钾、木质素、木质纤维，投 入水中，搅拌均匀；再依次加入亚硫酸氢氨、过硫酸铵、甲醛、偏硅酸钠、膨 润土、硬脂酸单甘油酯、环氧树脂和无水氯化钙，搅拌均匀后滴加氢氧化钠， 并充分搅拌；最后，将整个体系升温至90℃，反应时间3-4h，得到微透明凝 胶成品。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种暂堵修井工艺方法，应用如上 所述的注水井可逆凝胶暂堵剂，包括以下步骤：
S1：将可逆凝胶暂堵剂与清水混匀，其中，可逆凝胶暂堵剂与清水的混合 比例为(0.5-1.0)：(99.0-99.5)；根据这一比例，进一步配制了浓度分别为0.5％、 0.55％、0.60％、0.65％、0.7％、0.8％、0.9％和1.00％的可逆凝胶暂堵剂。
S2：检测已配置好的可逆凝胶暂堵剂的成胶时间、胶体的降解时间和胶体 的抗压强度；
在此步骤中，首先，检测浓度为1.00％的可逆凝胶暂堵剂在10-600分钟 内，不同温度20℃、40℃、60℃和80℃下的成胶时间，具体如下表1：
Figure BDA0002525964980000051
进一步，胶体降解速度应能满足修井作业的时间要求，在整个修井作业过 程中必须保证胶体强度，以防发生井控事故。修井作业完成后胶体须完全降解， 达到不伤害储层，不影响生产的目的，检测可逆凝胶暂堵剂在不同浓度0.5-1％ 内的降解时间，具体如下表2：
Figure BDA0002525964980000052
上表为不同浓度聚合物胶体成胶强度与破胶时间对比，通过这个数据可以 看出，胶体稳定时间大于7天，之后胶体逐渐降解，完全降解时间约14天。 更进一步，可以通过调整高分子聚合物浓度，控制胶体降解时间，满足现场施 工要求。
最后，采用多功能岩心驱替装置，对100％聚合物浓度配制的可逆凝胶进 行纵向驱替实验，以评价可逆凝胶的纵向抗压强度，具体如下表3：
驱替压力(MPa) 试验现象 试验现象
1.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
3.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
5.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
7.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
9.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
11.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
14.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
15.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
16.0 胶体未溢出 胶体封堵性能良好
17.0 胶体溢出 胶体抗压失效
试验数据可以看出，胶体突破压力为17.0MPa，在选择作业井时，应当 选择井底压差小于16MPa的油水井作业，才能够保证敞井作业的成功率。
综上所述，本申请实施例配置的可逆凝胶暂堵剂，具有如下表4的技术指 标：
性能指标 技术指标
耐温 60-80℃
耐压 ≤16MPa
交联时间 2-5h
突破压力 ＞16MPa
暂堵时间 5-7d
破胶时间 5-7d
破胶程度 14d后完全破胶
基于上述可逆凝胶暂堵剂的性能指标，进一步应用可逆凝胶暂堵剂进行注 水井的暂堵实验，如下述实施例：
1、施工井情况
安163-58注水井位于胡154长4+5油藏东北部，2013年12月投注，注 长6层，配注20m3/d，该井长期未检串，需实施检串作业。
注水井数据见下表
①基础数据
Figure BDA0002525964980000071
②油层及射孔段
Figure BDA0002525964980000072
③油层及射孔段
Figure BDA0002525964980000073
该井8月10日停井泄压，安排罐车泄压5车，累计泄水量125m3，井口 油压9.2MPa,套压8.8MPa，对比正常注水压力分别下降1MPa，关井后压力再 次上升，由于泄压周期较长，且容易造成地层压力损失，故采取注水井暂堵技 术，达到敞井修井目的。
2、技术设计
通过向地层注入HS可逆凝胶，在原产层人工裂缝缝口形成堵塞，有效阻 止流体外泄，同时依靠胶体的抗压性能平衡地层压力；在胶体稳定时间内，进 行敞井修井作业；当修井作业完成后，胶体自行破胶，达到不影响产层正常生 产的目的。
安163-58井暂堵施工设计参数
堵剂名称 液量(m<sup>3</sup>) 浓度(％) 用料(t) 排量(m<sup>3</sup>/h)
高分子凝胶 12.0 1.0 0.12 10-15
HS可逆凝胶 5.0 100 5.0 10-15
顶替清水 7.0 0.2 10
合计 24.0 5.12
3、现场施工
该井2019年9月4日开始施工，排量12m3/h，施工压力由15.0MPa升至 17.8MPa，爬坡压力2.8MPa，累计注入堵剂22.3m3，使用堵剂5.2t，施工数据 详见下表。
Figure BDA0002525964980000081
由施工数据可以看出，如图1，施工爬坡压力为2.8MPa，当聚合物凝胶 与HS可逆凝胶进入地层，约2h后泵压快速上升，由16.0MPa上升至17.8MPa， 说明HS可逆凝胶在地层成胶并堵塞。
4、措施效果
(1)措施后注水井溢流变小。
该井9月4日14：50施工结束，停泵压力17.0MPa；9月5日9：10开 始泄压，泄压前油压6.5MPa，泄压初期液量较大，溢流量约4m3/h，随后溢流 逐渐减小，2.5h后溢流量约0.5m3/h，泄压数据见下表。
措施后安163-58井泄压数据(2019.9.5)
Figure BDA0002525964980000092
(2)措施后注水井油压降低，压力恢复变慢，压力曲线平缓。
措施后安163-58井压力恢复数据
时间 油管压力(MPa) 备注
2019.9.5/12:50 0.0 关闭油、套阀门
13:00 1.0
13:30 2.2
14:00 3.0
16:00 5.0
18:00 5.0
2019.9.6/10:00 5.5
13:00 5.5
(3)溢流量减小可以敞井修井，顺利完成检串作业，作业后能够正常恢 复注水，达到地质配注要求。
该井2019年9月6日18：00开始上提管柱，管柱顺利提出，无溢流影响 施工，于次日完井。目前该井顺利注水，配注20m3，实注20m3，油压8.0MPa， 完全达到配注要求。
本申请通过多种原料复配形成可逆凝胶暂堵剂，具有成胶时间和破胶时间 均可控，具有吸收性和缓释性的特点，完全适应检串作业的注水井暂堵工艺要 求；同时，应用本申请中的可逆凝胶暂堵剂，暂堵速度快，安全稳定，实现敞 井作业的效果，并通过检测已配置好的可逆凝胶暂堵剂的成胶时间、胶体的降 解时间和胶体的抗压强度步骤，筛选适用于不同作业要求的可逆凝胶暂堵剂， 大大提高了可逆凝胶的适应性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述， 但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是 显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均 属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种注水井可逆凝胶暂堵剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
淀粉35-50份、丙烯酸7-10份、丙烯酰胺32-40份、醋酸铬0.8-1.3份、亚硫酸氢氨0.21-0.42份、过硫酸铵0.15-0.18份、氢氧化钠0.02-0.10份、甲醛0.010-0.021份、石墨烯颗粒0.012-0.025份、核桃壳颗粒0.01-0.03份、氯化钾0.01-0.02份、木质素0.010-0.015份、木质纤维0.01-0.02份、偏硅酸钠0.01-0.02份、膨润土0.01-0.02份、硬脂酸单甘油酯0.001-0.002份、环氧树脂0.01-0.02份和无水氯化钙0.01-0.015份。
2.如权利要求1所述的注水井可逆凝胶暂堵剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
淀粉50份、丙烯酸10份、丙烯酰胺40份、醋酸铬1.3份、亚硫酸氢氨0.21份、过硫酸铵0.18份、氢氧化钠0.08份、甲醛0.012份、石墨烯颗粒0.020份、核桃壳颗粒0.02份、氯化钾0.01份、木质素0.01份、木质纤维0.02份、偏硅酸钠0.02份、膨润土0.01份、硬脂酸单甘油酯0.001份、环氧树脂0.02份和无水氯化钙0.015份。
3.一种暂堵修井工艺方法，应用如权利要求1或2所述的注水井可逆凝胶暂堵剂，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将可逆凝胶暂堵剂与清水混匀，其中，可逆凝胶暂堵剂与清水的混合比例为(0.5-1.0)：(99.0-99.5)；
S2：检测已配置好的可逆凝胶暂堵剂的成胶时间、胶体的降解时间和胶体的抗压强度；
S3：对井口及管线试压；
S4：检测注水井的吸水性能；
S5：试注清水；
S6：挤注聚合物凝胶；
S7：挤注可逆凝胶；
S8：正注清水和反注清水。
4.如权利要求3所述的暂堵修井工艺方法，其特征在于，在步骤S2中，具体包括：
检测可逆凝胶暂堵剂在10-600分钟内，不同温度20℃、40℃、60℃和80℃下的成胶时间。
5.如权利要求3所述的暂堵修井工艺方法，其特征在于，在步骤S2中，具体包括：
检测可逆凝胶暂堵剂在不同浓度0.5-1％内的降解时间。
6.如权利要求3所述的暂堵修井工艺方法，其特征在于，在步骤S2中，具体包括：
采用多功能岩心驱替装置，对100％聚合物浓度配制的可逆凝胶进行纵向驱替实验，以评价可逆凝胶的纵向抗压强度。
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