CN100487073C - 可水解高弹性修井液暂堵剂 - Google Patents
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Abstract
一种涉及油田修井作业的可水解高弹性修井液暂堵剂，去离子水40～80%，丙烯酸10～30%，淀粉8～30%，引发剂为过硫酸钠0.1～1.5%，交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.1～1.0%，不能将产物烘干，产物的含水保持在40～80%之间，能够速封堵高渗透层，溶解降解后地层渗透率能够很快恢复；对地层孔道大小没有要求。材料本身是软颗粒可以适应不同大小的地层孔道；适用于高含水的油水井作业。在水中容易降解。在温度60℃下，24小时内可以在水中失去全部强度，溶解降解后残渣少，体系粘度低。
Description
技术领域
本发明涉及油田修井作业，具体地说，是一种可水解高弹性修井液暂堵剂。
背景技术
目前我国大部分陆上油田已进入中、后期开发阶段，油气井压力逐年降低，经常发生修井液漏失现象。修井作业过程中修井液漏失，不仅增加了修井液用量，造成修井作业无法正常进行，还可能造成油层(地层)的污染，影响修井作业后产量。
目前解决这一问题的方法主要有以下几种：
(1)在修井液中加入油溶性树脂。此方法的原理是利用油溶性树脂封堵地层达到降低漏失的效果。修井作业后通过地层原油将油溶性树脂溶解，从而恢复地层渗透率。显然这一方法只能用于含水较低的油井，对于含水高或产出液是水包油类型的情况，油溶性树脂的溶解需要很长时间。此外油溶性树脂强度低、和地层孔隙的匹配问题也是应用中的不便之处。
(2)在修井液中加入软沥青、粘稠树脂等。此方法的原理和加油溶性树脂基本相同。只是不存在颗粒直径和地层孔隙的匹配问题。缺点是对于大孔道的地层无法有效暂堵。
(3)在修井液中加入酸溶性暂堵剂如碳酸钙等。其原理类似钻井液中的屏蔽暂堵。其足之处在于不仅存在颗粒直径和地层孔隙的匹配问题，而且修井作业后需要进行酸化解堵。
(4)不压井作业技术。其优点是它可以最大限度地保护和维持地层的修井前产能，使得措施对地层的伤害几乎为零，同时可以免去常规作业所需压井液。该工艺仅适于压力高、渗透率低的地层。无法应用在地层压力很低的地层，而漏失又往往发生在这类地层。此外不压井作业需要昂贵的不压井设备。
(5)泡沫修井液。此项技术特别适用于低压、漏失和具有气锁效应的低渗透地层冲砂、诱喷、洗井、助排、井底净化等作业。对于气锁效应不明显的高渗透地层此技术不适用。此项技术在施工时需要压风机，成本偏高。
(6)含有无机盐颗粒的盐水饱和溶液做修井液。其原理是利用无机盐颗粒暂时封堵地层，冲砂作业时和冲砂作业后，饱和盐水不断被稀释，封堵地层的无机盐颗粒溶解，从而解除堵塞。这一技术非常适合高含水油井作业。其不足是无机盐溶液密度较大，更容易发生漏失。而且要想提高盐水的粘堵也有难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种类似橡胶的、抗拉强度在0.01MPa以上的高弹性材料，即可水解高弹性修井液暂堵剂。
本发明是这样实现的：
(1)本发明的化学成分为适度交联的淀粉-丙烯酸接枝共聚物，此物质不存在准确的分子式。此类物质类似的制造方法、原料配比、加工工艺可见《超强吸水剂》(邹新禧编著，化学工业出版社，北京)等公开文献。本发明的配比如下：
本项目发明的关键是将″适度交联的淀粉-丙烯酸接枝共聚物″这种已经存在的物质，使其处在合适的含水范围内，赋予其新的用途。
①去离子水40～80％；其作用是溶解其它原料，提供聚合所用溶剂。
②丙烯酸10～30％；常温常压下为为液态；聚合的主要单体；加量太少难以聚合；加量太多容易暴聚。此组分不可用其它类似原料替代。
③玉米淀粉8～30％；常温常压下为白色固体粉沫；适当加入能降低产品成本并提高产品吸水后凝胶强度，加量太多后增加产品密度。此组分可用其它淀粉(如土豆淀粉)替代。
④过硫酸钠0.05～0.2％；常温常压下为白色固体粉沫；聚合反应的引发剂，加量太少难以聚合；加量太多容易暴聚。可以用过硫酸钾取代。取代后对产品性能影响不明显。
⑤N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.05～0.2％；常温常压下为白色固体粉沫；产品的交联剂；加量太少难形成交联体；加量太多产品变脆强度降低。此组分不可用其它类似原料替代。
以上原料中去离子水用高纯水装置制备(此类设备市场上很容易购得)，其余都可以在市场上购买到。各原料的具体分子式等详细情况可见化工词典等常见工具书。
(2)制备方法
加工过程依次为：
①原料混拌，在常见敞口混拌罐中将所有原料混拌到一起；在加入所有原料后，混拌时间不应少于30分钟以确保混拌均匀。混拌时温度应当低于35℃，以防止混拌时突然聚合。
②聚合，在聚合反应釜中进行，聚合反应釜为市场上常见的不锈钢聚合反应釜。将混拌好的原料混合物泵送到聚合反应釜中后，加温到70～80℃，同时抽真空20分钟，然后通氮气1小时；物料开始聚合后在70～80℃下保温12到18小时。
③粉碎，用空气压缩机从反应釜顶部注入压缩空气，将聚合好的大块产物挤出反应釜，可用市售单螺杆塑料挤出机，将产物加工成不规则的条状和片状，颗粒直径或最大尺寸在0.5～20mm之间。
④筛分包装，按照用户需要将粉碎的颗粒筛分包装，即成成品。
以上加工所用的所有设备都可在市场上购得。
在生产时，不能将产物烘干，应控制产物的含水在40～80％之间，得到高弹性的产物。
本发明的效果在于：有效解决了现有修井液暂堵剂不容易有效暂堵地层，需要用原油来溶解解堵的问题，本发明提供了一种类似橡胶的、抗拉强度在0.01MPa以上的高弹性材料，这种材料能够迅速封堵地层孔道，防止修井液漏失。此材料在水中能够很快(2～3天)降解，因此修井作业结束重新投产后，此材料降解产物被水带出，地层渗透率很快会恢复。
这种材料具有以下特点：
(1)外观为不规则的1到20毫米大小不均匀的弹性颗粒。
(2)能够速封堵高渗透层，溶解降解后地层渗透率能够很快恢复。
(3)对地层孔道大小没有要求。材料本身是软颗粒可以适应不同大小的地层孔道。
(4)适用于高含水的油水井作业。在水中容易降解。在温度60℃下，24小时内可以在水中失去全部强度，溶解降解后残渣少，体系粘度低。
水解高弹性修井液暂堵剂现场应用时配合胍胶溶液和HPAM溶液一起使用。组成(以每方修井液计)：水1.0m3、2～6Kg胍胶先在配液站混配均匀，加入可水解高弹性修井液暂堵剂10～20Kg/m3。用水泥车以最高排量从油管或油套环空注入漏失层。
在大港油田的现场试验到2004年7月总计进行了14口井，其中1口井试验因其它原因中途终止，其余13口井暂堵效果十分明显，其中有些井曾经尝试了很多暂堵方法和药剂都效果不好，不能进行冲砂作业，而应用可水解高弹性修井液暂堵剂后，暂堵效果十分明显，能够顺利进行冲砂作业；
具体实施方式
实施例1
原料(均为市售工业品)：去离子水40％，丙烯酸30％，玉米淀粉29.9％，过硫酸钠0.05％，N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.05％。将以上物料混合均匀在聚合反应釜中聚合14～18小时后得到类似橡胶的高弹性凝胶，将聚合产物挤出聚合反应釜，用单螺杆塑料挤出机加工成不规则的条状和片状，既得到可水解高弹性修井液暂堵剂，应用时将可水解高弹性修井液暂堵剂混合到0.2％的胍胶水溶液中，然后用水泥车一起注入到井内，每米漏失层用量为20-100Kg。
实施例2
原料(均为市售工业品)：去离子水50％，丙烯酸30％，土豆淀粉19.9％，过硫酸钾0.05％，N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.05％。将以上物料混合均匀在聚合反应釜中聚合10-18小时后得到类似橡胶的高弹性凝胶，将聚合产物挤出聚合反应釜，用单螺杆塑料挤出机加工成不规则的条状和片状，既得到可水解高弹性修井液暂堵剂，应用时将可水解高弹性修井液暂堵剂混合到0.2％的胍胶水溶液中，然后用水泥车一起注入到井内，可水解高弹性修井液暂堵剂每米漏失层层用量为20～50Kg。
实施例3
原料(均为市售工业品)：去离子水60％，丙烯酸20％，玉米淀粉19.8％，过硫酸钠0.1％，N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.1％。将以上物料混合均匀在聚合反应釜中聚合14～18小时后得到类似橡胶的高弹性凝胶，将聚合产物挤出聚合反应釜，用单螺杆塑料挤出机加工成不规则的条状和片状，既得到可水解高弹性修井液暂堵剂，应用时将可水解高弹性修井液暂堵剂混合到0.2％的胍胶水溶液中，然后用水泥车一起注入到井内，每米漏失层用量为20-80Kg。
实施例4
原料(均为市售工业品)：去离子水70％，丙烯酸20％，土豆淀粉9.7％，过硫酸钾0.15％，N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.15％。将以上物料混合均匀在聚合反应釜中聚合14～18小时后得到类似橡胶的高弹性凝胶，将聚合产物挤出聚合反应釜，用单螺杆塑料挤出机加工成不规则的条状和片状，既得到可水解高弹性修井液暂堵剂，应用时将可水解高弹性修井液暂堵剂混合到0.2％的胍胶水溶液中，然后用水泥车一起注入到井内，每米漏失层用量为20-100Kg。
实施例5
原料(均为市售工业品)：去离子水80％，丙烯酸10％，玉米淀粉9.6％，过硫酸钠0.2％，N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.2％。将以上物料混合均匀在聚合反应釜中聚合14～18小时后得到类似橡胶的高弹性凝胶，将聚合产物挤出聚合反应釜，用单螺杆塑料挤出机加工成不规则的条状和片状，既得到可水解高弹性修井液暂堵剂，应用时将可水解高弹性修井液暂堵剂混合到0.2％的胍胶水溶液中，然后用水泥车一起注入到井内，每米漏失层用量为20-100Kg。
Claims (2)
1.可水解高弹性修井液暂堵剂，其制备方法为：
①原料混拌，在常见敞口混拌罐中将所有原料混拌到一起；在加入所有原料后，混拌时间大于30分钟以上，混拌时温度低于35℃；
②聚合，在聚合反应釜中进行，将混拌好的原料混合物泵送到聚合反应釜中后，加温到70～80℃，同时抽真空20分钟，然后通氮气1小时；物料开始聚合后在70～80℃下保温12到18小时；
③粉碎，用空气压缩机从反应釜顶部注入压缩空气，将聚合好的大块产物挤出反应釜，可用市售单螺杆塑料挤出机，将产物加工成不规则的条状和片状，颗粒直径或最大尺寸在0.5～20mm之间；
④筛分包装，按照用户需要将粉碎的颗粒筛分包装，即成成品；
其特征在于：原料重量百分比为：
去离子水40～80％，丙烯酸10～30％，淀粉8～30％，引发剂为过硫酸钠0.05～0.2％，交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.05～0.2％，产物的含水在40～80％之间。
2.根据权利要求1所述的可水解高弹性修井液暂堵剂，其特征在于：淀粉或者是玉米淀粉，或者是土豆淀粉。
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