CN113621356A - 一种油气井修井暂堵用封堵剂 - Google Patents

一种油气井修井暂堵用封堵剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种油气井修井暂堵用封堵剂；包括以下原料按照质量份数制成：聚合单体：20‑40份，生物聚合物：5‑10份，交联剂：0.1‑1.0份，增强剂：50‑70份，破胶剂：0.01‑0.05份，引发剂：0.001‑0.003份；所述聚合单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的混合物；所述生物聚合物选自黄原胶、瓜尔胶的一种；所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述增强剂选自氯化钾、氯化钠、硝酸钠、硝酸钾中的一种或多种混合物；所述破胶剂为过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的混合物，过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的摩尔比为：1‑2:1；所述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺；具有承压强度好、可自行降解解除、地层伤害小的优点。

Description

一种油气井修井暂堵用封堵剂
技术领域
本发明属于油田化学品领域，具体涉及一种油气井修井暂堵用封堵剂。
背景技术
在石油天然气开采过程中，随着地层中的油气被采出，会导致地层亏空、出现大孔道等情况，加剧油气井的漏失。同时，油气井在采油、采气、注水、注气过程中，由于各种因素造成油气井发生故障，导致停产、停注，影响了油气井的正常工作，须通过修井作业恢复，修井液是保障修井作业安全进行的必要工作液，但是在亏空严重地层易发生工作液的漏失，一方面影响修井作业的安全进行，另一方面，过多的工作液漏失会对油气储层产生伤害，影响油气井的后期生产，甚至造成油气井完全失效。
为降低修井液的漏失，需要在修井液中添加封堵剂，对漏失部位进行封堵，封堵剂一般会采用油井水泥、膨润土、石灰粉等无机填料、有机聚合物及它们的混合物等，在注入油井后，封堵剂浆体流至漏失处时堆积、凝结甚至固化，完成封堵，修井完毕后，进行解除，恢复油井产能。但是这些封堵剂在使用过程中会存在不同的弊端：封堵强度低、解除困难、易污染储层等，影响修井作业效果和产能及时恢复。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种承压强度好、可自行降解解除的修井暂堵用封堵剂及其制备方法。
本发明的目的是这样实现：包括以下原料按照质量份数制成：聚合单体：20-40份，生物聚合物：5-10份，交联剂：0.1-1.0份，增强剂：50-70份，破胶剂：0.01-0.05份，引发剂：0.001-0.003份；所述聚合单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的混合物；所述生物聚合物选自黄原胶、瓜尔胶的一种；所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述增强剂选自氯化钾、氯化钠、硝酸钠、硝酸钾中的一种或多种混合物；所述破胶剂为过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的混合物，过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的摩尔比为：1-2:1；所述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺。
其制备方法包括如下步骤：
步骤1:在含40％甲醇的醇水混合溶剂中，加入聚合单体、交联剂、生物聚合物，搅拌混合均匀；
步骤2:搅拌状态下，通氮气(纯度≥99.99％)除氧30min，然后加入引发剂，并打开诱发紫外光源(波长200nm-300nm)，进行引发反应；
步骤3:当溶液粘度增稠后，氮气保护下，加入增强剂、破胶剂混合均匀；
步骤4:停止搅拌，聚合至温度升到最高温度后，保温老化2-3h；
步骤5:将胶块取出后，切粒，90-105℃下干燥至含水率≤10％，粉碎造粒即可。
本发明通过加入无机盐增强剂提高封堵剂的承压能力，通过加入生物聚合物、聚合单体、交联剂及引发剂实现共聚合反应，形成凝胶体，一方面通过凝胶体的吸水膨胀束缚水、减轻液体漏失，另一方面通过自身膨胀降低颗粒之间的渗透率，减轻液体滤失，第三方面通过对无机盐增强剂的包裹，延缓无机盐与水的接触时间，提高无机盐承压能力；通过加入破胶剂，在破胶剂、聚合物凝胶基团水解及地层微生物对生物聚合物降解的共同作用下，实现封堵剂的降解。
采用本发明的技术方案与现有技术相比，本发明是由无机盐颗粒、有机聚合物凝胶体、破胶剂组合而成的多功能复合体，共聚而成的凝胶体包括人工有机物、生物聚合物和易水解基团，其相互作用，使封堵剂既具有良好的吸水控水能力，又具有较好的承压能力，同时还具有良好的分解降解能力，无机盐增强剂利用自身的硬度，辅助提高封堵剂的承压能力，利用外层包裹的凝胶体延长无机盐与水的接触时间，延长封堵剂的作用时间，同时采用可溶性无机盐，实现降解后的完全溶解，利用破胶剂释放的自由基实现对聚合物凝胶的增强降解作用，各种组分相互配合协同，实现提供封堵剂强大的承压能力，又能够有效的降解解除的双重作用目的。
具体实施方式
本发明为一种修井暂堵用封堵剂及其制备方法，该封堵剂包括下列原料按照质量份数制成：聚合单体：20-40份，生物聚合物：5-10份，交联剂：0.1-1.0份，增强剂：50-70份，破胶剂：0.01-0.05份，引发剂：0.001-0.003份；所述聚合单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的混合物；所述生物聚合物选自黄原胶、瓜尔胶的一种；所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述增强剂选自氯化钾、氯化钠、硝酸钠、硝酸钾中的一种或多种混合物；所述破胶剂为过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的混合物，过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的摩尔比为1-2:1；所述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺。
其制备方法包括如下步骤：
步骤1:在含40％甲醇的醇水混合溶剂中，加入聚合单体、交联剂、生物聚合物，搅拌混合均匀；
步骤2:搅拌状态下，通氮气(纯度≥99.99％)除氧30min，然后加入引发剂，并打开诱发紫外光源(波长200nm-300nm)，进行引发反应；
步骤3:当溶液粘度增稠后，氮气保护下，加入增强剂、破胶剂混合均匀；
步骤4:停止搅拌，聚合至温度升至最高温度后，保温老化2-3h；
步骤5:将胶块取出后，切粒，90-105℃下干燥至含水率≤10％，粉碎造粒即可。
实施例一
一种修井暂堵用封堵剂及其制备方法，该封堵剂包括下列原料按照质量份数制成：聚合单体：20份，生物聚合物：5份，交联剂：1.0份，增强剂：70份，破胶剂：0.01，引发剂：0.003份；所述聚合单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的混合物；所述生物聚合物选自黄原胶、瓜尔胶的一种；所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述增强剂选自氯化钾、氯化钠、硝酸钠、硝酸钾中的一种或多种混合物；所述破胶剂为过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的混合物，过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的摩尔比为2:1；所述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺。
其制备方法包括如下步骤：
步骤1:在含40％甲醇的醇水混合溶剂中，加入聚合单体、交联剂、生物聚合物，搅拌混合均匀；
步骤2:搅拌状态下，通氮气(纯度≥99.99％)除氧30min，然后加入引发剂，并打开诱发紫外光源(波长200nm)，进行引发反应；
步骤3:当溶液粘度增稠后，氮气保护下，加入增强剂、破胶剂混合均匀；
步骤4:停止搅拌，聚合至温度升到最高温度后，保温老化2-3h；
步骤5:将胶块取出后，切粒，90℃下干燥至含水率≤10％，粉碎造粒即可。
实施例二
一种修井暂堵用封堵剂及其制备方法，该封堵剂包括下列原料按照质量份数制成：聚合单体：40份，生物聚合物：10份，交联剂：0.1份，增强剂：50份，破胶剂：0.05份，引发剂：0.003份；所述聚合单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的混合物；所述生物聚合物选自黄原胶、瓜尔胶的一种；所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述增强剂选自氯化钾、氯化钠、硝酸钠、硝酸钾中的一种或多种混合物；所述破胶剂为过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的混合物，过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的摩尔比为1:1；所述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺。
其制备方法包括如下步骤：
步骤1:在含40％甲醇的醇水混合溶剂中，加入聚合单体、交联剂、生物聚合物，搅拌混合均匀；
步骤2:搅拌状态下，通氮气(纯度≥99.99％)除氧30min，然后加入引发剂，并打开诱发紫外光源(波长300nm)，进行引发反应；
步骤3:当溶液粘度增稠后，氮气保护下，加入增强剂、破胶剂混合均匀；
步骤4:停止搅拌，聚合至温度升到最高温度后，保温老化2-3h；
步骤5:将胶块取出后，切粒，105℃下干燥至含水率≤10％，粉碎造粒即可。
实施例三
一种修井暂堵用封堵剂及其制备方法，该封堵剂包括下列原料按照质量份数制成：聚合单体：30份，生物聚合物：8份，交联剂：1.0份，增强剂：62份，破胶剂：0.03份，引发剂：0.002份；所述聚合单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的混合物；所述生物聚合物选自黄原胶、瓜尔胶的一种；所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述增强剂选自氯化钾、氯化钠、硝酸钠、硝酸钾中的一种或多种混合物；所述破胶剂为过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的混合物，过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的摩尔比为1.5:1；所述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺。
其制备方法包括如下步骤：
步骤1:在含40％甲醇的醇水混合溶剂中，加入聚合单体、交联剂、生物聚合物，搅拌混合均匀；
步骤2:搅拌状态下，通氮气(纯度≥99.99％)除氧30min，然后加入引发剂，并打开诱发紫外光源(波长230nm)，进行引发反应；
步骤3:当溶液粘度增稠后，氮气保护下，加入增强剂、破胶剂混合均匀；
步骤4:停止搅拌，聚合至温度升到最高温度后，保温老化2-3h；
步骤5:将胶块取出后，切粒，95℃下干燥至含水率≤10％，粉碎造粒即可。
上文的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本发明的保护范围之内。
试验例1
随机选取实验例二，常用封堵剂膨润钠土、水解聚丙烯酰胺，参照SY/T5834-2014《低固相压井液性能指标及评价方法》测定三种产品的封堵性能，用清水分别配制成3％浓度的测试样，测定各产品在标准要求压力下的API失水量，然后再测定各种产品在满足标准要求的高压失水量下所能承受的压力(见表1)。
表1不同封堵剂性能对比
名称 API失水量/ml 失水量≤40ml时，所需最大压力/MPa
水解聚丙烯酰胺 26 1.9
膨润钠土 22 3.1
实验例二 9.7 4.6
由此测定结果可以看出，在相同压力下的失水量大小关系为水解聚丙烯酰胺＞膨润土＞实验例二，控水能力与失水量呈负相关关系，失水量越大，控水能力越差，说明实验例二的控水能力最好；在相同的失水量下，承压能力大小关系为实验例二＞膨润钠土＞水解聚丙烯酰胺，说明实验例二的承压能力最优，由此可知，实验例二样品的控水能力、承压能力均好于常规的膨润钠土和水解聚丙烯酰胺的性能。
试验例2
随机选取实验例二，常用封堵剂膨润钠土、水解聚丙烯酰胺，称取一定量的样品，用清水分别配制成3％的测试样，将样品放入70％的恒温水浴中，恒温降解72h，用粘度计测定降解液的粘度，然后将降解液进行过滤，烘干称重，测定剩余残渣的量，结果见表2.
表2不同封堵剂降解性能评价
Figure BDA0003203815570000041
Figure BDA0003203815570000051
由此测定结果可以看出，水解聚丙烯酰胺的降解粘度最高，说明其暂堵解除性能差，膨润钠土的残渣含量高，说明其地层残留大，易对储层产生伤害，实验例二样品的降解能力和残留残渣含量优于常规封堵剂的性能，说明其封堵解除能力和储层伤害性均优于常规封堵剂。
以上所描述的试验例是本发明一部分试验例，而不是全部的试验例。本发明的试验例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定试验例。基于本发明中的试验例，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试验例，都属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种油气井修井暂堵用封堵剂，其特征在于：由以下原料按照质量百分比配制而成：
聚合单体：20-40份，生物聚合物：5-10份，交联剂：0.1-1.0份，增强剂：50-70份，破胶剂：0.01-0.05份，引发剂：0.001-0.003份；所述聚合单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的混合物；所述生物聚合物选自黄原胶、瓜尔胶的一种；所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述增强剂选自氯化钾、氯化钠、硝酸钠、硝酸钾中的一种或多种混合物；所述破胶剂为过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的混合物，过氧化苯甲酰与硫酸亚铁的摩尔比为：1-2:1；所述引发剂为偶氮异丁氰基甲酰胺。
其制备方法包括如下步骤：
步骤1:在含40％甲醇的醇水混合溶剂中，加入聚合单体、交联剂、生物聚合物，搅拌混合均匀；
步骤2:搅拌状态下，通氮气(纯度≥99.99％)除氧30min，然后加入引发剂，并打开诱发紫外光源(波长200nm-300nm)，进行引发反应；
步骤3:当溶液粘度增稠后，氮气保护下，加入增强剂、破胶剂混合均匀；
步骤4:停止搅拌，聚合至温度升到最高温度后，保温老化2-3h；
步骤5:将胶块取出后，切粒，90-105℃下干燥至含水率≤10％，粉碎造粒即可。
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