CN115851247A - 一种油气井套管用修复材料及其制备方法与解堵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油气井套管用修复材料及其制备方法与解堵方法。包括以下步骤：S1、向容器中按比例加入柔性修复材料、调粘剂、抗收缩剂、偶联剂和调凝剂搅拌均匀，得到修复A剂；S2、向另一容器中按比例加入固化剂和溶解剂搅拌均匀，得到修复B剂；S3、将B剂加入A剂中搅拌均匀，可在20~90℃之间任意温度下反应，即可得到固化后的修复材料。本发明提供的油气井套管用修复材料常温为低粘度液体，高温为高强度固体，液体密度和粘度以及固化温度和时间可按照需求设置，固化后兼具刚性和韧性，与钢铁或岩石有较好粘接性，且具有耐酸碱盐的抗腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及油气井修复技术领域，具体涉及一种油气井套管用修复材料及其制备方法与解堵方法。
背景技术
随着油层经过多年的开发，特别是进入特高含水期后，由于长期注水、注汽开发，频繁的井下作业施工以及套管材质与腐蚀等诸多因素，导致油气井套管变形、破裂、错断以及穿孔，影响油田稳产和开发方案的顺利实施,甚至造成停产，严重影响了油藏有效注水和最终采收率的提高。
目前，针对油气井套管破漏问题的治理，主要是采用套管补贴和封堵的方法。套管补贴法会造成套管内径缩小，容易对后期的工作带来诸多不便。而封堵法则有水泥封堵法、热固性树脂封堵法、聚合物类化学堵剂封堵法等。水泥封堵法是最经济的封堵方法，但是水泥的抗压强度随时间增长较为缓慢，候凝时间较长，而且水泥易收缩，产生裂纹或微裂隙，导致胶结质量变差等问题，有效期短，往往一年内就需要反复多次施工，严重影响油气井的生产工作。相对而言，热固性树脂封堵和聚合物类化学封堵施工完成后承压能力较高，封堵有效期长。但是热固性树脂封堵法存在以下几个问题：(1)堵剂用量大，施工成本高；(2)体系不能直角固化，体积收缩，导致隔水封窜；(3)固化后承压能力不足。至于聚合物类化学封堵法，主要是采用凝胶类材料进行封堵，该方法同样存在一些问题，比如聚合物体系交联度较低而不足以形成连续的空间网架结构，从而导致凝胶修复剂的强度不高，承压能力弱；凝胶聚合物容易受到外界温度等影响，导致现场施工难以调控修复剂的成胶时间和成胶强度。
因此，如何提供一种油气井套管用修复材料，具有直角固化的特点，具有优异的承压能力，能够大范围应用在油气井固井套管段和无固井套管段，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油气井套管用修复材料及其制备方法与解堵方法，本发明提供的修复剂既具有粘度可调的优点(10cP~2000cP)，施工时便于泵送；同时具有温度敏感条件下的固化时间可控性的特点，具有直角固化的特点；而且固化后材料具备抗高温高压，力学强度大，可实现高效修复。钻井封堵后可以进行解堵，完成套管修复。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种油气井套管用修复材料，包括修复A剂和修复B剂，所述A剂包括以下重量份组分：30~70份柔性修复材料、0~20份调粘剂、10~20份抗收缩剂、1~5份偶联剂、0~1份调凝剂；所述B剂包括以下重量份组分：0.01~10份固化剂、10~20份溶解剂；所述A剂和B剂的体积比为10:(0.8~1.2)。
进一步的，A剂和B剂的体积比优选为10:1；柔性修复材料优选35~65份；调粘剂优选5~15份；偶联剂优选1.5~4.5份；调凝剂优选0.1~0.9份；固化剂优选1~9份。
进一步的，所述柔性修复材料包括双环戊二烯不饱和聚酯、（邻、间、对）不饱和聚酯、乙烯基树脂、苯乙烯、（邻、间、对）乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、(邻、间、对)苯二甲酸乙烯酯中的一种或多种。
进一步的，所述调粘剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化钙(石灰)、氢氧化钙、有机膨润土和二氧化硅中的一种或多种；所述抗收缩剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯和聚氨酯中的一种或多种，分子量为20万~30万。
进一步的，所述偶联剂包括烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、[二环[2.2.1]庚-5-烯-2-基]三乙氧基硅烷、二乙氧基甲基乙烯基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
进一步的，所述调凝剂包括N,N-二甲基苯胺、对苯二酚、四氯苯醌、叔丁基对苯二酚、二叔丁基对苯二酚、甲基对苯二酚、叔丁基邻苯二酚、TH701、吩噻嗪、对羟基苯甲醚、硫代氨基甲酸铜和2-己基-4-甲基咪唑中的一种或多种。
进一步的，所述固化剂包括过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二(4-甲基苯甲酰)、过氧化叔丁基异丙苯和过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)中的一种或多种；所述溶解剂包括苯乙烯、二甲苯、溶剂油S100、溶剂油S150、溶剂油S180、溶剂油S200和乙酸乙酯中的一种或多种。
一种油气井套管用修复材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、向容器中按比例加入柔性修复材料、调粘剂、抗收缩剂、偶联剂和调凝剂搅拌均匀，得到修复A剂；
S2、向另一容器中按比例加入固化剂和溶解剂搅拌均匀，得到修复B剂；
S3、将B剂加入A剂中搅拌均匀，可在60~90℃之间任意温度下反应，即可得到固化后的修复材料。
一种油气井套管用修复材料解堵方法，使用解堵剂进行解堵，所述解堵剂包括二氯甲烷、三氯甲烷，四氯乙烯、四氢呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙烯乙二醇醚和丙酮中的一种或多种。
进一步的，解堵剂优选为0~50份二氯甲烷、0~50份四氢呋喃、0~50份乙酸甲酯、0~50份乙烯乙二醇醚的混合物。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
（1）本发明提供的修复剂既具有密度和粘度可调的优点，施工时便于泵送；同时具有温度敏感条件下的固化时间可控性的特点，具有直角固化的特点；与钢铁或岩石有较好粘接性，且具有耐酸碱盐的抗腐蚀性，而且固化后材料具备抗高温高压，力学强度大，可实现高效封堵。
（2）本发明除了可应用在解决油气井封堵等工程问题以外，还在巩固疏松地层，封堵弃置作业，控制管线、阀门等设备的泄露修复，挤压作业修复，砾石充填业，油气井固井和临井隔离等油气田开发领域具有广泛的应用前景。
（3）本发明提供的液体修复材料基准样粘度为60cP，可调粘度范围为10cP~2000cP，具有直角稠化的特点，固化后抗压强度可达到60MPa~140MPa，远大于水泥强度。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅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。
一种油气井套管用修复材料包括以下重量份组成：
柔性修复材料30~70份；调粘剂0~20份；抗收缩剂10~20份；偶联剂1~5份；调凝剂0~1份，但不为零；固化剂0.01~10份；溶解剂10~20份；
具体可为下述任一种：
（1）柔性修复材料35~65份；调粘剂5~15份；抗收缩剂10~20份；偶联剂1.5~4.5份；调凝剂0.1~0.9份；固化剂1~9份；溶解剂10~20份；
（2）柔性修复材料35份；调粘剂5份；抗收缩剂10份；偶联剂1.5份；调凝剂0.2份；固化剂2份；溶解剂10份；
（3）柔性修复材料45份；调粘剂10份；抗收缩剂15份；偶联剂3.5份；调凝剂0.5份；固化剂4份；溶解剂15份；
（4）柔性修复材料55份；调粘剂15份；抗收缩剂20份；偶联剂4.5份；调凝剂0.8份；固化剂6份；溶解剂20份。
实施例1
按重量份计，先将40份乙烯基树脂、5份乙烯基甲苯和5份氧化镁混合搅拌均匀，再加入15份聚甲基丙烯酸甲酯搅拌均匀，然后加入1.5份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷搅拌均匀，最后加入0.2份N,N-二甲基苯胺搅拌均匀得到修复A剂，将2份过氧化苯甲酰和10份溶剂油S180混合搅拌均匀得到修复B剂，再将A、B剂混合，得到修复剂，30℃下五个小时后固化完全，成功封堵，抗压强度达81MPa。
固化成功后，再加入按照二氯甲烷:乙酸甲酯:四氢呋喃=2:1:1的解堵剂，三个小时后，解堵成功。
热失重分析结果显示固化后的该堵漏材料在升温至260℃发生分解，证明材料抗高温性能优异；抗压测试结果显示抗压强度达81MPa，证明材料抗高压性能优异。
实施例2
按重量份计，先将40份双环戊二烯树脂、10份苯乙烯和10份有机膨润土混合搅拌均匀，再加入20份聚乙烯搅拌均匀，然后加入3.5份烯丙基三甲氧基硅烷搅拌均匀，最后加入0.5份四氯苯醌搅拌均匀得到修复A剂，将4份过氧化二苯甲酰和15份溶剂油S150混合搅拌均匀得到修复B剂，再将A、B剂混合，得到修复剂，60℃下四个小时后固化完全，成功封堵，抗压强度达85MPa。
固化成功后，再加入按照四氯乙烯:三氯甲烷:丙酮=1:2:1的解堵剂，五个小时后，解堵成功。
热失重分析结果显示固化后的该堵漏材料在升温至250℃发生分解，证明材料抗高温性能优异；抗压测试结果显示抗压强度达85MPa，证明材料抗高压性能优异。
实施例3
按重量份计，先将50份对位不饱和树脂、5份α-甲基苯乙烯和15份二氧化硅混合搅拌均匀，再加入10份聚丙烯搅拌均匀，然后加入4.5份二乙氧基甲基乙烯基硅烷搅拌均匀，最后加入0.8份叔丁基对苯二酚搅拌均匀得到修复A剂，将6份过氧化叔丁基异丙苯和20份二甲苯混合搅拌均匀得到修复B剂，再将A、B剂混合，得到修复剂，90℃下三个小时后固化完全，成功封堵，抗压强度达87MPa。
固化成功后，用钻头重新钻井，四个小时后钻开封堵层，解堵成功。
热失重分析结果显示固化后的该堵漏材料在升温至240℃发生分解，证明材料抗高温性能优异；抗压测试结果显示抗压强度达87MPa，证明材料抗高压性能优异。
本发明提供的修复材料通过控制B剂加量可调节固化时间，以应对不同井况。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种油气井套管用修复材料，其特征在于，包括修复A剂和修复B剂，所述A剂包括以下重量份组分：30~70份柔性修复材料、0~20份调粘剂、10~20份抗收缩剂、1~5份偶联剂、0~1份调凝剂；所述B剂包括以下重量份组分：0.01~10份固化剂、10~20份溶解剂；所述A剂和B剂的体积比为10:(0.8~1.2)。
2.根据权利要求1所述的一种油气井套管用修复材料，其特征在于，A剂和B剂的体积比优选为10:1；柔性修复材料优选35~65份；调粘剂优选5~15份；偶联剂优选1.5~4.5份；调凝剂优选0.1~0.9份；固化剂优选1~9份。
3.根据权利要求1所述的一种油气井套管用修复材料，其特征在于，所述柔性修复材料包括双环戊二烯不饱和聚酯、（邻、间、对）不饱和聚酯、乙烯基树脂、苯乙烯、（邻、间、对）乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、(邻、间、对)苯二甲酸乙烯酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种油气井套管用修复材料，其特征在于，所述调粘剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化钙(石灰)、氢氧化钙、有机膨润土和二氧化硅中的一种或多种；所述抗收缩剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯和聚氨酯中的一种或多种，分子量为20万~30万。
5.根据权利要求1所述的一种油气井套管用修复材料，其特征在于，所述偶联剂包括烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、[二环[2.2.1]庚-5-烯-2-基]三乙氧基硅烷、二乙氧基甲基乙烯基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种油气井套管用修复材料，其特征在于，所述调凝剂包括N,N-二甲基苯胺、对苯二酚、四氯苯醌、叔丁基对苯二酚、二叔丁基对苯二酚、甲基对苯二酚、叔丁基邻苯二酚、TH701、吩噻嗪、对羟基苯甲醚、硫代氨基甲酸铜和2-己基-4-甲基咪唑中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种油气井套管用修复材料，其特征在于，所述固化剂包括过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二(4-甲基苯甲酰)、过氧化叔丁基异丙苯和过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)中的一种或多种；所述溶解剂包括苯乙烯、二甲苯、溶剂油S100、溶剂油S150、溶剂油S180、溶剂油S200和乙酸乙酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种油气井套管用修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向容器中按比例加入柔性修复材料、调粘剂、抗收缩剂、偶联剂和调凝剂搅拌均匀，得到修复A剂；
S2、向另一容器中按比例加入固化剂和溶解剂搅拌均匀，得到修复B剂；
S3、将B剂加入A剂中搅拌均匀，可在60~90℃之间任意温度下反应，即可得到固化后的修复材料。
9.一种油气井套管用修复材料解堵方法，其特征在于，使用解堵剂进行解堵，所述解堵剂包括二氯甲烷、三氯甲烷，四氯乙烯、四氢呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙烯乙二醇醚和丙酮中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的一种油气井套管用修复材料解堵方法，其特征在于，解堵剂优选为0~50份二氯甲烷、0~50份四氢呋喃、0~50份乙酸甲酯、0~50份乙烯乙二醇醚的混合物。
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