專利名稱：用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堵劑材料，特別涉及一種用于封堵油水井注采層發(fā)育管流通道的堵劑材料。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)絕大部分油田處于注水開發(fā)的二次采油階段，但由于長期注水驅(qū)油和地層出砂，在注采層內(nèi)形成的竄流通道(也稱為大孔道)，使得油井產(chǎn)液含水居高不下，注水系統(tǒng)低效循環(huán)。并且，隨著油田開發(fā)后期的井網(wǎng)不斷加密(如大港油田復(fù)雜斷塊油藏開發(fā)的需要)，有些注采層井組間距不足百米，先前形成的以高滲透帶為主的竄流通道，已演變成管流通道為主的管流地層。其特點是注采層連通性極強，極端的例子是油井或者水井的帶壓作業(yè)，都會引起另一口井的壓カ反應(yīng)異常(如大港油田棗1279-5井與風(fēng)36-19井井組)。這樣ー種特殊地層的治理，在國內(nèi)外尚無成功治理的先例，而用于調(diào)堵一般大孔道地層的聚合物驅(qū)、橡膠顆粒調(diào)剖、水膨體調(diào)剖等增產(chǎn)措施，在治理試驗過程中出現(xiàn)了直接竄劑至油井(如大港油田棗16區(qū)塊調(diào)剖中油井產(chǎn)出液出現(xiàn)2-3mm硬橡膠顆粒)，造成油井事故。解決該生產(chǎn)矛盾的關(guān)鍵，是亟待研發(fā)高強度、注入性好、成本低、有效作用時間長的新型堵劑。對近井距注采井間管流地層的封堵治理是近幾年才出現(xiàn)的研發(fā)重點，目前尚無相關(guān)新型堵劑的研發(fā)報道。由于管流地層竄流通道較一般大孔道地層孔道直徑大的多，且連通性極強，利用現(xiàn)有常規(guī)封堵技術(shù)進行該問題治理，存在以下幾方面的不足1)有機凝膠類堵劑注入性雖好，但難以在管流通道中停留承壓，其有效組分容易被地層水稀釋而影響其有效的性能控制指標(biāo)(如成膠/聚合時間，成膠強度等)。2)由于有機凝膠類堵劑的最終凝膠體與管流地層孔道壁的粘結(jié)カ較弱，且凝膠體容易變形，難以在地層孔喉處形成有效橋堵，后期容易被注入水?dāng)y帯至油井造成事故。同樣情形也發(fā)生在橡膠顆粒調(diào)剖和水膨體調(diào)剖等非固結(jié)類堵劑措施中。3)有機類堵劑一般存在有效期短、穩(wěn)定性差、成本高的問題，如PAM類凝膠的有效期短，6-12個月降解破膠。4)有機樹脂或氰類堵劑雖然封堵強度大，但成本高，難于控制形成強度的時間。而且對于近井距管流地層，若竄至油井，危害巨大。5)常規(guī)無機顆粒類堵劑的注入性普遍較差。以油井水泥類堵劑為例，由于水泥比水的比重大的多，在近井地帯容易迅速被水稀釋，堵劑顆粒迅速沉淀堆積。因此，多用于油水井近井地帶的封層、封套管漏、封套管外竄等作業(yè)，而不能很好適用于管流通道深部封堵的需要。6)常規(guī)大孔道調(diào)堵劑，如“礦渣+粘土 +激活劑”體系、“超細水泥+粘土”體系，以及“油井水泥+礦渣+石灰”體系等無機顆粒堵劑，由于在管流地層中可能出現(xiàn)的“躺流”，容易稀釋相關(guān)組分(如激活劑濃度、懸浮劑濃度等)，而影響其性能控制指標(biāo)的穩(wěn)定性和最終的封堵強度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述油水井因發(fā)育管流地層而導(dǎo)致油井暴性水淹，注水系統(tǒng)無效循環(huán)，CN 102911650 A
書
明
說
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常規(guī)調(diào)堵措施無法有效實施的生產(chǎn)矛盾，同時解決現(xiàn)有封堵技術(shù)所出現(xiàn)的諸多問題，本發(fā)明提供一種用于封堵油水井注采層發(fā)育管流通道的新型堵劑材料及其制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是用于封堵竄流通道的高強度復(fù)合封堵體系主要成分包括超細水泥、改性膠乳、漂珠、羥丙基瓜爾膠、疏水型水膨體、交聯(lián)劑、破膠劑，各組分的質(zhì)量份數(shù)為超細水泥40. 0-60. O份；改性膠乳5. 0-10. O份；漂珠10. 0-20. O份；羥丙基瓜爾膠 3. 0-10. O份；疏水型水膨體10. 0-25. O份；交聯(lián)劑0-3. O份；破膠劑0-5. O份。所述超細水泥采用細度800目以上的細顆粒水泥干粉，含水O. 1%以下；所述改性膠乳為丁苯膠乳，乳白色液體，密度1.02 + 0. 02g/cm3(20±2°C ), pH值7-9 ;所述漂珠為ー種能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，重量很輕，粒徑約O. I毫米；所述羥丙基胍膠為ー種植物膠，ー種油田常用的水力壓裂液稠化劑。所述疏水型水膨體為ー種油田新型的調(diào)堵材料，在常規(guī)水膨體中引入疏水基團，和其它單體共聚得到的，吸水倍數(shù)在4-50倍之間可控，膨脹時間4-10天，選用粒徑約O. I毫米成品。所述交聯(lián)劑為ー種常規(guī)羥丙基胍膠交聯(lián)劑硼砂水溶液。所述破膠劑為次氯酸鈉，ー種淺黃緑色澄明液體，具有強氧化性和強堿性。本發(fā)明的制備方法，包括下述步驟a.將超細水泥、漂珠、疏水型水膨體按照組成配比用干粉混拌機混拌均勻；b.按2. 0-3. O的水灰比(每噸灰加水2 3噸)，加入自來水混拌均勻；c.再按組成配比加入改性膠乳、羥丙基瓜爾膠、交聯(lián)劑、破膠劑混拌均勻成漿體即可使用。本發(fā)明的技術(shù)原理是(I)利用羥丙基瓜爾膠基礎(chǔ)液與交聯(lián)劑作用形成的成膠粘稠液，懸浮超細水泥、疏水型水膨體顆粒。在體系進入封堵目的地層深處中，在破膠劑的作用下，體系結(jié)構(gòu)完全破壞、失穩(wěn)，超細水泥顆粒沉降聚集固結(jié)，縮小管流通道有效空間。另ー方面，疏水型水膨體顆粒則開始大量吸水膨脹，填補剩余孔道空間。(2)改性膠乳隔離了超細水泥與羥丙基瓜爾膠，消除了超細水泥在羥丙基瓜爾膠基礎(chǔ)液中容易絮凝的現(xiàn)象。在體系到達目的層出現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)失穩(wěn)后，改性膠乳協(xié)同漂珠托舉羥丙基瓜兒膠降解液殘渣，消除了常規(guī)配置方法中超細水泥在羥丙基瓜爾膠中不凝的現(xiàn)象。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)體系性能穩(wěn)定，エ藝簡單本體系在地面配置即形成懸浮性能穩(wěn)定的漿體，不易出現(xiàn)沉淀或分層現(xiàn)象，不受地下水離子或稀釋作用的影響；(2)封堵管流地層特大孔道的能力強該高強度復(fù)合封堵體系最終漿體中超細水泥固化體強度大于18MPa，配合漂珠的橋塞作用和吸水膨脹后的疏水型水膨體，與地層孔隙形成整體膠結(jié)和充填式封堵，室內(nèi)填砂管突破壓カ大于30MPa/m，滿足管流地層的封堵強度需要；(3)有效作用時間長體系中超細水泥固化體屬于永久性封堵材料，與管流地層親水性的孔道壁可以完全膠結(jié)，作用時間長；(4)經(jīng)濟效益好在完全滿足管流通道深部封堵需要的封堵強度下，本發(fā)明可以配置2. 0-3. O的高水灰堵劑，所形成漿體量太，堵劑用料少，且主要成分超細水泥和漂珠、疏水型水膨體都是低成本ェ業(yè)品，因此產(chǎn)出投入比高。
具體實施例方式
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以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進ー步說明本發(fā)明所需各種主要材料及油井水泥外加劑均可在市場購置到。實施例I按照質(zhì)量份數(shù)超細水泥40. O份，改性膠乳5份，漂珠10. O份，羥丙基瓜爾膠4. O份，疏水性水膨體12份，交聯(lián)劑O. 5份；破膠劑2份。以上干粉原料總計20噸混配均勻包裝，水劑原料以15升/桶包裝。使用時運送到施工場地，加入自來水與超細水泥的水灰比
2.0，攪拌均勻，用于封堵井溫在90°C以下，竄流通道高滲透帶5-10達西的目的層封堵。室內(nèi)測試封堵體固化部分體抗剪切強度18MPa (使用水泥抗壓強度試驗機WSM-200KN檢測)初凝時間6小時，封堵模擬突破壓カ大于30MPa/m (使用石油大學(xué)制造的填砂模擬巖心管測試)。實施例2按照質(zhì)量份數(shù)超細水泥50. O份，改性膠乳8份，漂珠15. O份，羥丙基瓜爾膠6. O份，疏水性水膨體18份，交聯(lián)劑I. O份；破膠劑3份。以上干粉原料總計20噸混配均勻包裝，水劑原料以15升/桶包裝。使用時運送到施工場地，加入自來水與超細水泥的水灰比
2.5，攪拌均勻，用于封堵井溫在90°C以下，竄流通道高滲透帶10-15達西的目的層封堵。室內(nèi)測試封堵體固化體部分抗剪切強度18. 5MPa (使用水泥抗壓強度試驗機WSM-200KN檢測)，初凝時間6. 5小時，封堵模擬突破壓カ大于32MPa/m(使用石油大學(xué)制造的填砂模擬巖心管測試)。實施例3按照質(zhì)量份數(shù)超細水泥60. O份，改性膠乳10份，漂珠18. O份，羥丙基瓜爾膠8. O份，疏水性水膨體22份，交聯(lián)劑I. 5份；破膠劑3份。以上干粉原料總計20噸混配均勻包裝，水劑原料以15升/桶包裝。使用時運送到施工場地，加入自來水與超細水泥的水灰比
2.5，攪拌均勻，用于封堵井溫在90°C以下，竄流通道高滲透帶15-20達西的目的層封堵。室內(nèi)測試封堵體固化體部分抗剪切強度19MPa (使用水泥抗壓強度試驗機WSM-200KN檢測)，初凝時間7. O小時，封堵模擬突破壓カ大于33MPa/m(使用石油大學(xué)制造的填砂模擬巖心管測試)。
權(quán)利要求
1.用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系，包括超細水泥、改性膠乳、漂珠、羥丙基瓜爾膠、疏水型水膨體、交聯(lián)劑、破膠劑，各組分的質(zhì)量份數(shù)為超細水泥40. 0-60. O份；改性膠乳5. 0-10. O份；漂珠10. 0-20. O份；羥丙基瓜爾膠3. 0-10. O份；疏水型水膨體10.0-25. O份；交聯(lián)劑0-3. O份；破膠劑0-5. O份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系，其特征是所述超細水泥為細度800目以上的細顆粒水泥干粉，含水O. 1%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系，其特征是所述改性膠乳為丁苯膠乳，乳白色液體，密度1.02 + 0. 02g/cm3(20±2°C )，pH值7-9。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系，其特征是所述漂珠為ー種能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，重量很輕，粒徑約O. I毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系，其特征是所述羥丙基胍膠為ー種植物膠，油田常用的水力壓裂液稠化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系，其特征是所述疏水型水膨體為ー種油田調(diào)堵材料，在常規(guī)水膨體中引入疏水基團，和其它單體共聚得到的，吸水倍數(shù)在4-50倍之間可控，膨脹時間4-10天，成品粒徑約O. I毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系，其特征是所述交聯(lián)劑為一種常規(guī)羥丙基胍膠交聯(lián)劑硼砂水溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系，其特征是所述破膠劑為次氯酸鈉。
9.ー種制備權(quán)利要求I所述的用于封堵管流通道的高強度復(fù)合封堵體系的方法，其特征是包括下述步驟 a.將超細水泥、漂珠、疏水型水膨體按照組成配比用干粉混拌機混拌均勻； b.按2.0-3. O的水灰比，加入自來水混拌均勻； c.再按組成配比加入改性膠乳、羥丙基瓜爾膠、交聯(lián)劑、破膠劑混拌均勻成漿體即可使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于封堵油水井發(fā)育管流通道的高強度復(fù)合堵劑材料及其制備方法。該發(fā)明以超細水泥、羥丙基瓜爾膠、漂珠、疏水性水膨體、改性膠乳為主要材料，利用羥丙基瓜爾膠成膠粘稠液，懸浮超細水泥、疏水型水膨體顆粒，在體系進入封堵目的地層深處中，超細水泥顆粒沉降聚集固結(jié)，縮小管流通道空間，疏水型水膨體顆粒大量吸水膨脹，填補剩余孔道空間，實現(xiàn)堵劑與管流通道整體膠結(jié)和充填式封堵。另外，利用改性膠乳協(xié)同漂珠托舉作用，隔離了超細水泥與羥丙基瓜爾膠，消除了超細水泥在羥丙基瓜爾膠基礎(chǔ)液中容易絮凝、不凝的現(xiàn)象。該發(fā)明現(xiàn)場配置工藝簡單，水灰比高，形成的漿體量大，成本低，體系固化后的封堵強度大，有效作用時間長。
文檔編號C09K8/467GK102911650SQ201110224349
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者楊衛(wèi)華, 葛紅江, 劉希君, 雷齊玲, 程靜, 張龍江, 朱杰 申請人:中國石油天然氣股份有限公司