CN111925780B - 一种油气井堵漏堵水用耐高温高强度堵剂的制备方法 - Google Patents
一种油气井堵漏堵水用耐高温高强度堵剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及油气田开发过程中的钻井堵漏、套损井堵漏、封堵管外窜、生产井堵水等工程领域,具体公开了一种油气井堵水堵漏用耐高温高强度堵剂的制备方法。具体是第一步合成低粘度、液体堵剂的主剂,由聚甲醛胺源和酚源回流反应、碱洗、去离子水洗后的产物为主剂,然后将特种聚合物与固化剂以1:1.0‑3.0的质量比例搅拌均匀加入主剂中,再加入促进剂、表面活性剂,搅拌溶解均匀。将配制好的混合溶液固化后得到耐压和胶结套管性能优良的封堵材料,其玻璃化转变温度均超过200℃,耐压强度在100MPa以上。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发过程中的钻井堵漏、套损井堵漏、封堵管外窜、生产井堵水等工程领域,具体公开了一种油气井堵水、堵漏用耐高温、高强度CANSEAL堵剂的制备方法。
背景技术
国内油田套损井数量每年持续增加,井下技术状况不断恶化,失控储量增大,严重影响了老油田产量。常规的堵漏和堵水采用固井水泥体系,封堵后试压强度只有 8-10MPa,有效期只有3-5个月,封堵失效后需要反复封堵,既造成了经济上损失,又耽误了油气井的生产时间,而且封堵的一次成功率只有30%左右;因此,需要一种耐高温、高强度封堵技术,在油田中具有非常迫切的需求。
CANSEAL堵剂是一种从传统聚合物基础上发展起来的新型热固型材料,单体是由苯酚、甲醛和苯胺按照摩尔比1:2:1缩合而得的苯并氧氮杂六元环类化合物。它在加热或催化剂作用下发生开环聚合,生成具有含氮且类似酚醛树脂网状结构的特种聚合物材料,名叫CANSEAL堵剂,其结构如式2所示。
因此,为了解决和改进油气井堵水、堵漏等封堵体系的局限性和缺点,本申请计划采用CANSEAL堵剂作为主剂研究其现场制备方法,以获得比水泥体系性能优异的封堵材料,从而为国内外老油田后期堵水和堵漏施工提供技术和理论支持。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有油气井堵水、堵漏常用水泥体系的不足,比如耐压强度低、与套管胶结性差、耐温稳定性差、存在孔隙和水窜通道、易垮塌和老化等缺陷,提供一种油气井堵水堵漏用耐高温高强度堵剂的制备方法。
本发明的目的是以如下的技术方案实现的:
一种油气井堵漏堵水用耐高温高强度堵剂的制备方法,包含如下步骤:
(1)将聚甲醛和胺源以摩尔比2.0:(0.9-1.1)搅拌后,再将酚源以酚羟基与胺基摩尔比(0.8-1.1):1.0比例加入其中,回流反应6-10小时;反应结束后将产物进行碱洗,然后用去离子水洗至中性,即得到主剂;
(2)将特种聚合物与固化剂以1:(1.0-3.0)的质量比例搅拌均匀;所述特种聚合物为4,4‘ -二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺;固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐;
(3)将步骤(2)配制的混合物加入到步骤(1)制备的主剂中,搅拌均匀;所述步骤(2)配制的混合物占混合后体系总质量的30-60%;
(4)将固化促进剂溶解在溶剂中,再以固化促进剂占步骤(3)配制的混合物质量的10-15%加入其中,再加入表面活性剂,搅拌溶解均匀;
(5)将步骤(4)配制的混合物在温度50-180℃、时间3-16小时下固化得到所述耐高温高强度堵剂。
进一步的,所述步骤(1)中的胺源选自二苯甲烷二胺、苯胺、聚醚胺、丙烯胺、3-乙炔基苯胺任一种或两种以上组合。
进一步的,所述步骤(1)中的酚源选自双酚A、双酚F、对甲氧基苯酚和3,5-二甲氧基苯酚的任一种或两种以上。
进一步的,所述步骤(4)中的溶剂为丙酮、丁酮或乙酸乙酯任一种或两种以上组合。
进一步的,所述步骤(4)中固化促进剂为选自咪唑类化合物、磺酸类化合物中的任一种或两种以上组合。更进一步优选的,所述咪唑类化合物选自咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N'N-羰基二咪唑的任一种或两种以上组合。更进一步优选的,所述磺酸类化合物为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸甲酯、羟基苯磺酸中的一种或两种以上的混合物。
进一步的,所述步骤(4)中的表面活性剂为吐温80,用量为步骤(3)配置的混合物质量的5.0%。
进一步的,所述步骤(1)中的碱洗采用30%的氢氧化钠水溶液,碱洗5-6次。
进一步的,所述步骤(5)中固化控制为:90-180℃的温度下3-8小时。
进一步的,所述步骤(2)中还加入胺类促进剂,用量为步骤(2)配置的混合物质量的3-5%;所述胺类促进剂为胺类低温固化促进剂,因此步骤(5)固化控制为:50-60℃的温度下8-16小时。
更进一步优选的,所述胺类促进剂为胺类低温固化促进剂,即能够保证在50-60℃能够发生固化反应。
本发明公开的油气井堵水堵漏用耐高温高强度堵剂利用特种聚合物的独特的结构和优越的性能可以改进和解决目前油气井堵水和堵漏中存在的众多问题,是一种全新的堵水、堵漏体系;其具有的如下的优点与效果:
①该堵剂可现场常温下粘度低、可长期存储和常规运输;
②该堵剂较低温度下借助促进剂依然能固化;
③该堵剂固化时不需要强酸或强碱为催化剂且无小分子放出,无孔隙;
④该堵剂低固化放热和无收缩,固化后稳定性好、耐候性高;
⑤该堵剂耐热性好,玻璃化转变温度超过200℃、热稳定性好;
⑥该堵剂吸水率仅有0.001%,井下条件不变质,耐候性能好;
⑦该堵剂有优良的抗压强度,耐压强度超过100MPa;
⑧该堵剂高性价比,与水泥体系相比,投入产出比大。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明,非特别说明,本实施例中的各原料来源均选择常规市售产品。
一种油气井堵漏堵水用耐高温高强度堵剂的制备方法,包含如下步骤:
(1)将聚甲醛和胺源以摩尔比2.0:(0.9-1.1)搅拌后,再将酚源以酚羟基与胺基摩尔比(0.8-1.1):1.0比例加入其中,回流反应在低温下反应6-10小时。反应结束后将产物用碱性溶液洗5-6次,然后用去离子水洗至中性,即得到低粘度、纯液体主剂;该产物具有良好的流动性,使其能容易泵送到井下的堵水、堵漏的层段;
其胺源可选自二苯甲烷二胺、苯胺、聚醚胺、丙烯胺、3-乙炔基苯胺任一种或两种以上组合。其酚源可选自双酚A、双酚F、对甲氧基苯酚和3,5-二甲氧基苯酚的任一种或两种以上组合。
(2)将特种聚合物与固化剂以1:(1.0-3.0)的质量比例搅拌溶解均匀;特种聚合物为4,4‘ -二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺;固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐。
(3)将步骤(2)配制的混合物加入到步骤(1)制备的主剂中,搅拌均匀;所述步骤(2)配制的混合物占混合后体系总质量的30-60%。
(4)将促进剂溶解在一定量溶剂中,加入步骤(3)配制的混合溶液中,用量为步骤(3)配制的混合溶液质量的10-15%,再加入适量表面活性剂,搅拌溶解均匀。其中所述溶剂为丙酮、丁酮或乙酸乙酯任一种或两种以上组合;固化促进剂为选自咪唑类化合物、磺酸类化合物中的任一种或两种以上组合,促进剂咪唑类化合物选自咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N'N-羰基二咪唑的任一种或两种以上组合;磺酸类化合物为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸甲酯、羟基苯磺酸中的一种或两种以上的混合物,可提高反应活性,缩短固化时间。其中所述的表面活性剂为吐温80,可降低堵剂材料的表面张力,改善各组分之间的相容性。
(5)将步骤(4)配制的混合物在温度50-180℃、时间3-16小时下固化得到所述耐高温高强度堵剂;固化后能够得到不同温度下不同凝固时间、耐温不同的、耐压和胶结套管性能优良的封堵材料,其玻璃化转变温度均超过200℃(测试标准为ISO 11359-2),耐压强度在100MPa以上(测试标准为ISO 178)。
实施例1
一种油气井堵水堵漏用耐高温高强度堵剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚甲醛和胺源以摩尔比2.0:(0.9-1.1)搅拌后,再将酚源以酚羟基与胺基摩尔比(0.8-1.1):1.0比例加入其中,回流反应6-10小时;反应结束后将产物用30%的氢氧化钠水溶液碱洗5-6次,然后用去离子水洗至中性,即得到低粘度、纯液体主剂;该产物具有良好的流动性,使其能容易泵送到井下的堵水、堵漏的层段;
其胺源可选自二苯甲烷二胺、苯胺、聚醚胺、丙烯胺、3-乙炔基苯胺任一种或两种以上组合。其酚源可选自双酚A、双酚F、对甲氧基苯酚和3,5-二甲氧基苯酚的任一种或两种以上组合。
(2)将特种聚合物与固化剂以1:1.3的质量比例搅拌溶解均匀;特种聚合物为4,4‘ -二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺;固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐。
(3)将步骤(2)配制的特种聚合物、固化剂的混合溶液以60%质量比例(占混合后体系总质量的比例,下同)加入步骤(1)制备的主剂中,搅拌均匀。
(4)将固化促进剂溶于溶剂中,加入步骤(3)配制的混合溶液中,固化促进剂用量为步骤(3)配制的混合溶液质量的10-15%,再以占混合溶液质量的5.0%加入表面活性剂,搅拌溶解均匀。其中所述溶剂为丙酮、丁酮或乙酸乙酯任一种或两种以上组合;固化促进剂为选自咪唑类化合物、磺酸类化合物中的任一种或两种以上组合,促进剂咪唑类化合物选自咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N'N-羰基二咪唑的任一种或两种以上组合;磺酸类化合物为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸甲酯、羟基苯磺酸中的一种或两种以上的混合物;固化促进剂可提高反应活性,缩短固化时间。其中所述的表面活性剂为吐温80,可降低堵剂材料的表面张力,改善各组分之间的相容性。
(5)将步骤(4)配制的混合溶液在90-100℃的温度下4-8小时即可固化;固化后得到90-100℃地层堵水和堵漏使用、耐压和胶结套管性能优良的封堵材料,其玻璃化转变温度210℃,耐压强度在120MPa以上,。
实施例2
一种油气井堵水堵漏用耐高温高强度堵剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚甲醛和胺源以摩尔比2.0:(0.9-1.1)搅拌后,再将酚源以酚羟基与胺基摩尔比(0.8-1.1):1.0比例加入其中,回流反应6-10小时;反应结束后将产物用30%的氢氧化钠水溶液碱洗5-6次,然后用去离子水洗至中性,即得到低粘度、纯液体主剂;该产物具有良好的流动性,使其能容易泵送到井下的堵水、堵漏的层段;
其胺源可选自二苯甲烷二胺、苯胺、聚醚胺、丙烯胺、3-乙炔基苯胺任一种或两种以上组合。其酚源可选自双酚A、双酚F、对甲氧基苯酚和3,5-二甲氧基苯酚的任一种或两种以上组合。
(2)将特种聚合物与固化剂以1:3.0的质量比例搅拌溶解均匀;特种聚合物为4,4‘ -二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺;固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐。
(3)将步骤(2)配制的特种聚合物、固化剂的混合溶液以30%质量比例加入步骤(1)制备的主剂中,搅拌均匀。
(4)将固化促进剂溶于溶剂中,加入步骤(3)配制的混合溶液中,固化促进剂用量为步骤(3)配制的混合溶液质量的10-15%,再以混合溶液质量的5.0%加入表面活性剂,搅拌溶解均匀。其中所述溶剂为丙酮、丁酮或乙酸乙酯任一种或两种以上组合;固化促进剂为选自咪唑类化合物、磺酸类化合物中的任一种或两种以上组合,促进剂咪唑类化合物选自咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N'N-羰基二咪唑的任一种或两种以上组合;磺酸类化合物为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸甲酯、羟基苯磺酸中的一种或两种以上的混合物,固化促进剂可提高反应活性,缩短固化时间。其中所述的表面活性剂为吐温80,可降低堵剂材料的表面张力,改善各组分之间的相容性。
(5)将步骤(4)配制的混合溶液在150-180℃的温度下3-6小时即可固化;固化后得到150-180℃地层堵水和堵漏使用、耐压和胶结套管性能优良的封堵材料,其玻璃化转变温度260℃,耐压强度在150MPa以上,。
实施例3
一种油气井堵水堵漏用耐高温高强度堵剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚甲醛和胺源以摩尔比2.0:(0.9-1.1)搅拌后,再将酚源以酚羟基与胺基摩尔比(0.8-1.1):1.0比例加入其中,回流反应6-10小时;反应结束后将产物用30%的氢氧化钠水溶液碱洗5-6次,然后用去离子水洗至中性,即得到低粘度、纯液体主剂;该产物具有良好的流动性,使其能容易泵送到井下的堵水、堵漏的层段;
其胺源可选自二苯甲烷二胺、苯胺、聚醚胺、丙烯胺、3-乙炔基苯胺任一种或两种以上组合。其酚源可选自双酚A、双酚F、对甲氧基苯酚和3,5-二甲氧基苯酚的任一种或两种以上组合。
(2)将特种聚合物与固化剂以1:1.3的质量比例混合,加入占二者混合质量3-5%的胺类促进剂,搅拌溶解均匀;其中所述的特种聚合物为4,4‘ -二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺;固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐;胺类促进剂为胺类低温固化促进剂,即能够促使步骤(2)的混合溶液在50-60℃低温下发生固化反应的胺类促进剂。
(3)将步骤(2)配制的特种聚合物、固化剂的混合溶液以50%质量比例加入步骤(1)制备的主剂中,搅拌均匀。
(4)将固化促进剂溶于溶剂中,加入步骤(3)配制的混合溶液中,用量为步骤(3)配制的混合溶液质量的10-15%,再以混合溶液质量的5.0%加入表面活性剂。其中所述溶剂为丙酮、丁酮或乙酸乙酯任一种或两种以上组合;固化促进剂为选自咪唑类化合物、磺酸类化合物中的任一种或两种以上组合,咪唑类化合物选自咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N'N-羰基二咪唑的任一种或两种以上组合;磺酸类化合物为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸甲酯、羟基苯磺酸中的一种或两种以上的混合物,固化促进剂可提高反应活性,缩短固化时间。其中所述的表面活性剂为吐温80,可降低堵剂材料的表面张力,改善各组分之间的相容性。
(5)50-60℃下固化时间比90-180℃下需要更长的时间,因此将步骤(4)配制的混合溶液在50-60℃的温度下8-16小时即可固化;固化后得到300-350℃地层堵水和堵漏使用、耐压和胶结套管性能优良的封堵材料,其玻璃化转变温度360℃,耐压强度在160MPa以上。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种油气井堵漏堵水用耐高温高强度堵剂的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:
(1)将聚甲醛和胺源以摩尔比2.0:(0.9-1.1)搅拌后,再将酚源以酚羟基与胺基摩尔比(0.8-1.1):1.0比例加入其中,回流反应6-10小时;反应结束后将产物进行碱洗,然后用去离子水洗至中性,即得到主剂;
(2)将特种聚合物与固化剂以1:(1.0-3.0)的质量比例搅拌均匀;所述特种聚合物为4,4‘ -二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺;固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐;
(3)将步骤(2)配制的混合物加入到步骤(1)制备的主剂中,搅拌均匀;所述步骤(2)配制的混合物占混合后体系总质量的30-60%;
(4)将固化促进剂溶解在溶剂中,再以固化促进剂占步骤(3)配制的混合物质量的10-15%加入其中,再加入表面活性剂,搅拌溶解均匀;
(5)将步骤(4)配制的混合物在温度50-180℃、时间3-16小时下固化得到所述耐高温高强度堵剂;
所述步骤(1)中的胺源选自二苯甲烷二胺、苯胺、聚醚胺、丙烯胺、3-乙炔基苯胺任一种或两种以上组合;所述步骤(1)中的酚源选自双酚A、双酚F、对甲氧基苯酚和3,5-二甲氧基苯酚的任一种或两种以上;
所述步骤(4)中的溶剂为丙酮、丁酮或乙酸乙酯任一种或两种以上组合;
所述步骤(4)中固化促进剂为选自咪唑类化合物、磺酸类化合物中的任一种或两种以上组合;
所述咪唑类化合物选自咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N'N-羰基二咪唑的任一种或两种以上组合;
所述磺酸类化合物为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸甲酯、羟基苯磺酸中的一种或两种以上的混合物;
所述步骤(2)中还加入胺类促进剂,用量为步骤(2)配置的混合物质量的3-5%;
所述步骤(5)固化控制为:50-60℃的温度下8-16小时。
2.根据权利要求1所述的油气井堵漏堵水用耐高温高强度堵剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中的表面活性剂为吐温80,用量为步骤(3)配置的混合物质量的5.0%。
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