CN115572589B - 气井堵水剂配方及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气井堵水剂配方及其制备方法，气井堵水剂配方以重量百分比计，由以下组份构成：气井吸水剂10%‑30%，气井储层处理液5‑10%，余量为水。本发明中的气井堵水剂可通过压裂、酸化或单独挤入等方式进入地层，通过吸水材料表面疏水改性，地下吸水膨胀，封堵含水层，表面处理剂改善岩石润湿性，达到阻水增气的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油田气井井下堵水技术领域，特别涉及于一种气井堵水剂配方及其制备方法。
背景技术
低渗透气藏开发过程中，多数采用水力压裂技术进行储层改造。部分储层气水关系复杂，主要表现为顶部含水、底部含水、气水同层。顶部及底部含水层可通过射孔规避，压裂控制，避免裂缝改造延伸至水层。但是气水同层却无法通过该方法规避同层水，因此压后普遍出水，且水量较大。生产过程中，一旦气相速度变得不足以携带液相，液体将开始在井柱底部聚集并对储层施加静水压力，气相中的液滴将开始向下移动，液体不能及时地被携带出井筒而聚集在井底，发生积液现象，导致气体流量进一步降低造成井底流压回升，气量大幅度下降，甚至压死气井，最终停产，因此，气井产水已经成为影响单井产量的重要因素。
目前在压裂阶段的气井控水工艺主要包括以下方式：①采用相渗改善体系，降低液相渗透率。如中国专利号“CN103059829A”，公开了一种致密气藏气井用纳米乳液型控水压裂液及其制备方法，主要由氨基硅油纳米乳液组成，该体系进入地层后吸附在岩石表面，能大幅度降低水相渗透率，降低幅度达到50%以上；对气相渗透率影响很小，具有选择性改变相渗的特性。②优化压裂参数，控制压裂裂缝高度。如中国专利号“CN104712299A”，公开了一种适合气井控水增气压裂的设计方法，通过计算机软件模拟计算压裂裂缝高度，得到适合压裂施工的加砂规模和砂比，同时结合优选低粘度的压裂液，控制压裂裂缝的净压力，从而控制缝高的延伸，达到气井控水压裂増气的目的。③优化压裂材料性能，封堵底水层。如中国专利号“CN101476452A”，公开了遇底水自动降粘的冻胶体系为压裂液以及以蜡覆砂为部分支撑剂的控水压裂工艺技术。采用遇油层不破胶、不降解的压裂液，遇底水破胶、降解；在遇见底水后，随着井底温度的回升和井底压力，蜡逐渐变形、变软，形成封堵层，堵死底水，防止水淹。
以上述专利为代表的气井控水工艺应用方面存在一定的弊端。相渗改善体系，无论是聚合物、表面活性剂或者纳米材料，均需要通过吸附在岩石表面，存在一定的实效性。优化压裂参数，控制压裂裂缝高度，是为有效地开发含有底水层或上部水层的气井而设计的，无法控制同层水的产出。遇水自动降粘的冻胶体系，难以精确控制，仅对顶水或底水层有效，不适用于同层水。
针对降低气井含水难题，改善岩石润湿性，提高气体渗透率，遇水膨胀堵塞含水层，降低水层渗透率，有必要研发一种气井堵水剂，达到阻水增气，节能减排的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种气井堵水剂配方及其制备方法。本发明中的气井堵水剂可通过压裂、酸化或单独挤入等方式进入地层，通过吸水材料表面疏水改性，地下吸水膨胀，封堵含水层，表面处理剂改善岩石润湿性，达到阻水增气的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种气井堵水剂配方，其特征在于，以重量百分比计，由以下组份构成：气井吸水剂10%-30%，气井储层处理液5-10%，余量为水。
所述气井吸水剂包括吸水膨胀材料：50-70%，改性剂：30-50%；所述气井储层处理液包括表面活性剂5-10%，表面处理剂5-10%，余量为水。
所述吸水膨胀材料为丙烯酸吸水树脂、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、N-琥珀酰壳聚糖中的一种或按任一重量百分比计的多种组成。
所述改性剂为明胶、阿拉伯树胶、费托蜡、单硬脂酸甘油酯按任一重量百分比计的的两种或多种组成。
所述表面活性剂为槐糖脂、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、磷酸单十八烷基酯二铵盐按任一重量百分比计的两种或多种组成；表面处理剂为谷氨酸二乙酸四钠或十六烷基三甲基溴化铵。
一种气井堵水剂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
步骤一、气井吸水剂制备：将配方量的吸水膨胀材料和配方量90%改性剂在温度85-95℃条件下，挤出、造粒；造粒后的产品，常温搅拌下，将配方量10%改性剂加热后喷雾至造粒后的产品，得到气井吸水剂；
步骤二、气井储层处理液制备：将配方量的水升温至75-85℃；然后按比例加入表面活性剂，并搅拌均匀；再按比例加入表面处理剂并搅拌均匀后，静置降温到室温，生产出气井储层处理液；
步骤三、气井堵水剂制备：在配方量的水中按比例加入气井储层处理液和气井吸水剂，搅拌均匀得到气井堵水剂。
所述步骤一中，当吸水膨胀材料由二种以上构成时，先将配方量的吸水膨胀材料添加至双运动混合机至80℃，每加入一种，混合1h，使混合均匀。
所述步骤一中，将吸水膨胀材料和配方量90%改性剂输送至双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度控制在90℃，挤出、造粒，造粒粒径0.2-0.5mm；造粒后的产品输送至捏合机中，常温搅拌下，将配方量10%改性剂材料加热后喷雾至造粒后的产品上，筛网过筛控制材料直径，产品粒径0.2-0.5mm。
所述步骤二中，先在反应釜中按比例加入自来水，升温至80℃；然后按比例加入表面活性剂，每加入一种，搅拌20min；再按比例加入表面处理剂，每加入一种，搅拌20min，加完后搅拌30min，静置降温到室温，生产出气井储层处理液。
所述步骤三中，施工前1h，在井场搅拌池中按比例加入自来水，然后按比例加入气井储层处理液，气井吸水剂，每加入一种，搅拌20min，即为气井堵水剂。
采用本发明的优点在于：
1、吸水膨胀效果好，本发明气井吸水剂中的吸水膨胀材料采用丙烯酸吸水树脂，聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠或N-琥珀酰壳聚糖，具有吸水膨胀特点，采用遇水可膨胀材料，起到堵水作用，有效降低水的产出，遇气则无膨胀作用。
2、本发明气井吸水剂中的改性剂为明胶、阿拉伯树胶、费托蜡、单硬脂酸甘油酯，改性性能好，对气井吸水剂表面进行疏水改性，可以防止气井吸水剂在泵入过程中防止吸水膨胀，但在泵入地层后，在地层高温下改性剂可融化。
3、表面张力低，采用槐糖脂为生物表面活性剂，具有润湿与降低表面张力，可生物降解、耐温、耐高盐、适应PH范围广及对环境友好等特性；全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚氟碳能显著降低气-水表面张力；磷酸单十八烷基酯二铵盐与该体系复配，可以降低毛管力，解除压裂液、地层水等导致的水锁。
4、相对渗透率测试，谷氨酸二乙酸四钠地层高温下电离H+，对岩石表面具有清洗所用，利于十六烷基三甲基溴化铵在岩石表面吸附，改善岩石润湿性，降低水相相对渗透率，增加气相相对渗透率。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种气井堵水剂配方，由如下重量百分比的组分配比构成：气井吸水剂10%-30%，气井储层处理液5-10%，余量为水。所述的气井吸水剂包括吸水膨胀材料：50-70%，改性剂：30-50%；所述的气井储层处理液包括表面活性剂5-10%，表面处理剂5-10%，余量为水。所述的吸水膨胀材料为丙烯酸吸水树脂，聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、N-琥珀酰壳聚糖中的一种或多种组成，重量百分比计为50-70%。所述的改性剂为明胶、阿拉伯树胶、费托蜡、单硬脂酸甘油酯的两种或多种组成，重量百分比计为30-50%。所述的表面活性剂为槐糖脂、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、磷酸单十八烷基酯二铵盐的两种或多种组成，重量百分比计为5-10%。所述表面处理剂为谷氨酸二乙酸四钠、十六烷基三甲基溴化铵，重量百分比计为5-10%。
一种气井堵水剂制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一、气井吸水剂制备
步骤1）：将配方量的吸水膨胀材料添加至双运动混合机至80℃，每加入一种组份，混合1h，使混合均匀。
步骤2）：搅拌式加热反应器温度至90℃，先加入配方量的改性剂搅拌，控温速度为2℃／min，当温度升至90℃时，再加入混合均匀的吸水膨胀材料，控制降温速度1.O℃/min，温度降低至90℃并保持恒定；
步骤3）：将搅拌反应器中材料输送至双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度控制在90℃，挤出、造粒，筛网过筛控制材料直径和长度，即得气井堵水剂。
步骤二、气井储层处理液制备
步骤1）：在反应釜中按比例加入自来水，升温至80℃；然后按比例加入表面活性剂，每加入一种组份，搅拌20min；
步骤2）：再按比例加入表面处理剂，每加入一种组份，搅拌20min，加完后搅拌30min，静置降温到室温，生产出气井储层处理液。
步骤三、气井堵水剂制备
施工前1h，在井场搅拌池中按比例加入工业用自来水，然后按比例加入气井储层处理液，气井吸水剂，每加入一种，搅拌20min，静置备用。
实施例2
本发明公开了一种气井堵水剂配方，由如下重量百分比的组分配比构成：气井吸水剂30%，气井储层处理液10%，余量为水。
在本实施例中，所述的气井吸水剂包括吸水膨胀材料：50%，改性剂：50%；所述的气井储层处理液包括表面活性剂10%，表面处理剂10%，余量为水。所述的吸水膨胀材料为丙烯酸吸水树脂，聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠，重量百分比分别为25%，15%，10%。所述的改性剂为明胶、费托蜡、单硬脂酸甘油酯，重量百分比分别为20%，20%，10%，所用费托蜡熔点（70-90℃）。所述的表面活性剂为槐糖脂、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、磷酸单十八烷基酯二铵盐，重量百分比计为2%，7%，1%。所述表面处理剂为谷氨酸二乙酸四钠、十六烷基三甲基溴化铵，重量百分比计为2%，8%。
制备方法同实施例1。
实施例3
本发明公开了一种气井堵水剂配方，由如下重量百分比的组分配比构成：气井吸水剂25%，气井储层处理液10%，余量为水。
在本实施例中，所述的气井吸水剂包括吸水膨胀材料：50%，改性剂：50%；所述的气井储层处理液包括表面活性剂10%，表面处理剂10%，余量为水。所述的吸水膨胀材料为丙烯酸吸水树脂，聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠，重量百分比分别为25%，15%，10%。所述的改性剂为明胶、费托蜡、单硬脂酸甘油酯，重量百分比分别为20%，20%，10%，所用费托蜡熔点（70-90℃）。所述的表面活性剂为槐糖脂、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、磷酸单十八烷基酯二铵盐，重量百分比计为2%，7%，1%。所述表面处理剂为谷氨酸二乙酸四钠、十六烷基三甲基溴化铵，重量百分比计为2%，8%。
制备方法同实施例1。
实施例4
本发明公开了一种气井堵水剂配方，由如下重量百分比的组分配比构成：气井吸水剂25%，气井储层处理液8%，余量为水。
在本实施例中，所述的气井吸水剂包括吸水膨胀材料：70%，改性剂：30%；所述的气井储层处理液包括表面活性剂10%，表面处理剂10%，余量为水。所述的吸水膨胀材料为丙烯酸吸水树脂，聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、N-琥珀酰壳聚糖，重量百分比分别为25%，15%，10%，20%。所述的改性剂为明胶、费托蜡、单硬脂酸甘油酯，重量百分比分别为10%，15%，5%，所用费托蜡熔点（70-90℃）。所述的表面活性剂为槐糖脂、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、磷酸单十八烷基酯二铵盐，重量百分比计为2%，7%，1%。所述表面处理剂为谷氨酸二乙酸四钠、十六烷基三甲基溴化铵，重量百分比计为2%，8%。
制备方法同实施例1。
实施例5
本发明公开了一种气井堵水剂配方，由如下重量百分比的组分配比构成：气井吸水剂25%，气井储层处理液8%，余量为水。
在本实施例中，所述的气井吸水剂包括吸水膨胀材料：70%，改性剂：30%；所述的气井储层处理液包括表面活性剂10%，表面处理剂8%，余量为水。所述的吸水膨胀材料为丙烯酸吸水树脂，聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、N-琥珀酰壳聚糖，重量百分比分别为25%，15%，10%，20%。所述的改性剂为明胶、费托蜡、单硬脂酸甘油酯，重量百分比分别为10%，15%，5%，所用费托蜡熔点（70-90℃）。所述的表面活性剂为槐糖脂、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、磷酸单十八烷基酯二铵盐，重量百分比计为2%，7%，1%。所述表面处理剂为谷氨酸二乙酸四钠、十六烷基三甲基溴化铵，重量百分比计为2%，6%。
制备方法同实施例1。
1、吸水膨胀性能测试
准确称取m1质量的干燥气井吸水剂产品，放入100mL量筒中，倒入部分水，将其完全侵入，读出水的体积增加量V1，即为吸水剂体积V1，放入加入200mL蒸馏水烧杯中，放入90℃水浴锅静置，吸水溶胀7天，在滤网上静置 1 分钟，将气井吸水剂表面剩余的水滤干。准确称量其质量m2，在100mL量筒中倒入部分水，将其完全侵入，读出水的体积增加量V1，即为膨胀后吸水剂体积V2，按下式计算气井吸水剂产品的吸水倍率和膨胀倍率。
N1=(m2-m1)/m1
式中：m1为干燥的气井吸水剂产品的质量，g；
m2为吸水后气井吸水剂产品的质量，g。
N2=(V2-V1)/V1
式中：V1为干燥的气井吸水剂产品的体积，mL；
V2为吸水后气井吸水剂产品的体积，mL。
取1g实施例1中气井吸水剂，测试得出吸水量为14.5g/g，膨胀率为16.7。
2、接触角测试
采用长庆油田盒8岩心制作岩心片，分别测定实施例1中分别测定配液用水、气井储层处理液和岩心片的接触角。分别为15.2°和85.7°，显著提高了岩心的气湿性。
Claims (6)
1.一种气井堵水剂，其特征在于，以重量百分比计，由以下组份构成：气井吸水剂10%-30%，气井储层处理液5-10%，余量为水；所述气井吸水剂包括吸水膨胀材料：50-70%，改性剂：30-50%；所述气井储层处理液包括表面活性剂5-10%，表面处理剂5-10%，余量为水；所述吸水膨胀材料为丙烯酸吸水树脂、羧甲基纤维素钠、N-琥珀酰壳聚糖中的一种或按任一重量百分比计的多种组成；所述改性剂为明胶、阿拉伯树胶、费托蜡、单硬脂酸甘油酯按任一重量百分比计的两种或多种组成；所述表面活性剂为槐糖脂、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、磷酸单十八烷基酯二铵盐按任一重量百分比计的两种或多种组成；表面处理剂为谷氨酸二乙酸四钠或十六烷基三甲基溴化铵。
2.根据权利要求1所述的气井堵水剂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
步骤一、气井吸水剂制备：将配方量的吸水膨胀材料和配方量90%改性剂在温度85-95℃条件下，挤出、造粒；造粒后的产品，常温搅拌下，将配方量10%改性剂加热后喷雾至造粒后的产品，得到气井吸水剂；
步骤二、气井储层处理液制备：将配方量的水升温至75-85℃；然后按比例加入表面活性剂，并搅拌均匀；再按比例加入表面处理剂并搅拌均匀后，静置降温到室温，生产出气井储层处理液；
步骤三、气井堵水剂制备：在配方量的水中按比例加入气井储层处理液和气井吸水剂，搅拌均匀得到气井堵水剂。
3.根据权利要求2所述的气井堵水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，当吸水膨胀材料由二种以上构成时，先将配方量的吸水膨胀材料添加至双运动混合机至80℃，每加入一种，混合1h，使混合均匀。
4.根据权利要求3所述的气井堵水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，将吸水膨胀材料和配方量90%改性剂输送至双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度控制在90℃，挤出、造粒，造粒粒径0.2-0.5mm；造粒后的产品输送至捏合机中，常温搅拌下，将配方量10%改性剂材料加热后喷雾至造粒后的产品上，筛网过筛控制材料直径，产品粒径0.2-0.5mm。
5.根据权利要求4所述的气井堵水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，先在反应釜中按比例加入自来水，升温至80℃；然后按比例加入表面活性剂，每加入一种，搅拌20min；再按比例加入表面处理剂，每加入一种，搅拌20min，加完后搅拌30min，静置降温到室温，生产出气井储层处理液。
6.根据权利要求5所述的气井堵水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，施工前1h，在井场搅拌池中按比例加入自来水，然后按比例加入气井储层处理液，气井吸水剂，每加入一种，搅拌20min，即为气井堵水剂。
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