CN1644872A - 气井单向封闭剂及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种气井单向封闭剂及其配制方法，属于从井中开采天然气所用的暂堵封闭材料。该封闭剂的成分包括单体丙烯酰胺、引发剂过硫酸钾和亚硫酸钠、交联剂二乙烯基苯、填充剂膨润土、水解剂Na₂CO₃、抑制剂CaCl₂、除氧剂硫代硫酸钠、热稳定剂邻苯二胺。其配制方法是先在反应釜中投入单体、交联剂、水解剂，边搅拌边投入填充剂；再加热升温至40℃；除氧加入引发剂聚合120分钟；再加热至85℃恒温8小时；造粒烘干成干粉；再加入抑制剂、除氧剂、热稳定剂；搅拌渗透120分钟即为成品。其优点是吸水后能变成弹性颗粒，在气井中形成完整的单向封闭体系，解决了气层被入井流体伤害问题和污染问题，可被洗井液全部带出地面，使低压气井维修后能保持稳产高产。

Description

气井单向封闭剂及其配制方法

(一)技术领域

本发明涉及到从井中开采天然气所用的暂堵封闭材料，具体而言是气井单向封闭剂及其配制方法。

(二)背景技术

在天然气开采过程中，随着天然气采出量的增大，井下气层能量越来越低，有的压力系数降低至0.1～0.2。这种异常低压气井在维修过程中，因入井流体漏失而对气层的伤害是难以解决的问题。目前低压气井防止入井流体漏失的方法主要有石灰乳封堵法、水泥封堵法及类似的其它方法。这些方法施工完成后都需要用酸化的方法来解除堵塞，并且无法彻底清除堵塞物，从而使维修后的气井产量比原来降低很多。单向封闭工艺技术是最近几年发展起来的天然气井维修新技术，它具有保护气层、易解堵塞、不降低天然气产量、施工工艺简单等优点。因此，与新的单向封闭工艺技术配套的单向封闭剂材料也相继问世。经检索，用于油气开采的井下封堵剂、暂堵剂、封闭剂已有十多篇专利文献，其中“液体胶塞封堵剂”(97118989)、“抗高温完井暂堵剂”(90102233)、“水溶性地层暂堵剂及其制备方法”(91101010)，可以作为本发明的弱相关对比文件，但其组成配方及制备方法都与本发明显著不同。

(三)发明内容

本发明的目的是为我们的另一项发明专利申请“低压气井单向封闭诱喷技术方法”提供配套的单向封闭剂材料。

该单向封闭剂的成分包括：一种或几种能够聚合成亲水高分子的单体、能够促使单体产生活性自由基的引发剂、能够参与聚合或与单体发生反应的交联剂、能够提高聚合物强度的填充剂、能够改变聚合物官能团化学性质的水解剂或接枝剂、能够使产品稳定的抑制剂、除氧剂和热稳定剂。其中的单体最好选用丙烯酰胺，也可选用丙烯酸盐、丙烯磺酸盐、乙烯磺酸盐、乙烯基吡咯烷酮等水溶性单体。其中的引发剂由过硫酸钾和亚硫酸氢钠配成，二者的重量比为3∶2。其中的交联剂最好选用二乙烯基苯，也可选用N.N-亚甲基双丙烯酰胺、醛类。其中的填充剂最好选用膨润土，也可选用活性SiO₂。其中的水解剂最好选用Na₂CO₃，也可选用NaOH。其中的接枝剂最好选用羟甲基磺酸钠，也可选用α-羟基磺酸盐、磺酸内脂。其中的抑制剂最好选CaCl₂，也可选用二价或二价以上的可溶性金属盐。其中的除氧剂最好选用硫代硫酸钠，也可选用羟胺类、联胺类、硫代硫酸盐。其中的热稳定剂最好选用邻苯二胺，也可选用其它有机胺类、酚类、醛类。

单向封闭剂的配制方法是：先在反应釜中投入上述单体、交联剂、水解剂或接枝剂。在强力搅拌下逐渐投入上述填充剂。然后加热升温至40℃。充氮气除氧30分钟，加入上述引发剂聚合。待聚合120分钟后，加热至85℃恒温8小时。将加热后的胶体产物造粒烘干，烘干后颗粒成为干粉，再加入上述抑制剂、除氧剂、热稳定剂，并进行搅拌渗透120分钟即为成品。

本发明与已有技术对比主要优点是：温度在145℃以下，压差为40MPa情况下，能吸收10倍左右的水。吸水后能变成高强度、耐温、耐盐、抗压的弹性颗粒。用高压泵在大排量化学剂和水的携带作用下，把该封闭剂泵入气层亏空带或裂缝及微裂缝的储层中。然后在生产层顶界以上50m至井底之间滞留，形成完整的单向封闭体系。在反向压差为0.5MPa时就能从气层表面脱落下来，由洗井液全部带出地面。从而解决了气层被入井流体伤害的问题和采用其它暂堵技术对气层的污染问题，也解决了多气层、非均质地层、大跨度、侧钻井、水平井作业施工的难题。可保证气井维修施工后仍然稳产高产。

(四)附图说明

附图是本发明单向封闭剂的配制工序流程图。

(五)具体实施方式

结合附图说明一个实施例：

第一步，先将单体丙烯酰胺制成浓度为20～22％的水溶液，称取该溶液6000g、交联剂二乙烯基苯2g、水解剂Na₂CO₃ 300g、填充剂膨润土300g。并将前三种成分投入反应釜中，进行强力搅拌60分钟，在搅拌过程中逐渐投入膨润土。

第二步，加热升温至40℃。

第三步，充氮气除氧30分钟。

第四步，加入引发剂聚合120分钟。引发剂为单体有效成分的万分之五。

第五步，加热至85℃，恒温8小时。

第六步，将加热过的胶体产物切成0.5～1.0mm颗粒，烘干后得到约2000g干粉。

第七步，在上述干粉中加入抑制剂CaCl₂ 200g、除氧剂Na₂S₂O₃ 10g、热稳定剂邻苯二胺200g，搅拌渗透120分钟，即为成品。

应用实例：有一口低压气井，所用的单向封闭液，由使用浓度为5％的单向封闭剂及使用浓度为3％的聚二甲基二烯丙基氯化铵配制而成。所用的压井液，由使用浓度为1％的OP-10表面活性剂(又称烷基聚氧乙烯醚)及使用浓度为1.5％的聚二甲基二烯丙基氯化铵配制而成。由该单向封闭液和压井液二者形成压差为35MPa不漏失的工作液体系。达到了上述预期的良好效果。

Claims (2)

1.一种气井单向封闭剂的成份，包括单体、引发剂、交联剂、水解剂或接枝剂、填充剂、抑制剂、除氧剂和热稳定剂，其特征是单体为丙烯酰胺或丙烯酸盐、丙烯磺酸盐、乙烯磺酸盐、乙烯基吡咯烷酮，引发剂由过硫酸钾和亚硫酸钠按3∶2的重量比配成，交联剂为二乙烯基苯或N.N-亚甲基双丙烯酰胺、醛类，填充剂为膨润土或活性SiO₂，水解剂为Na₂CO₃或NaOH，接枝剂为羟甲基磺酸钠或α-羟基磺酸盐、磺酸内脂，抑制剂为CaCL₂、二价或二价以上的可溶性金属盐，除氧剂为硫代硫酸钠或羟胺类、联胺类、硫代硫酸盐，热稳定剂为邻苯二胺或有机胺类、酚类、醛类。

2.气井单向封闭剂的配制方法，其特征是先在反应釜中投入上述单体、交联剂、水解剂或接枝剂，在强力搅拌下逐渐投入上述填充剂，然后加热升温至40℃，充氮气除氧30分钟，加入上述引发剂聚合，待聚合120分钟后，加热至85℃恒温8小时，将加热后的胶体产物造粒烘干，烘干后颗粒成为干粉，再加入上述抑制剂、除氧剂、热稳定剂，并进行搅拌渗透120分钟即为成品。