CN102911650A - 用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于封堵油水井发育管流通道的高强度复合堵剂材料及其制备方法。该发明以超细水泥、羟丙基瓜尔胶、漂珠、疏水性水膨体、改性胶乳为主要材料，利用羟丙基瓜尔胶成胶粘稠液，悬浮超细水泥、疏水型水膨体颗粒，在体系进入封堵目的地层深处中，超细水泥颗粒沉降聚集固结，缩小管流通道空间，疏水型水膨体颗粒大量吸水膨胀，填补剩余孔道空间，实现堵剂与管流通道整体胶结和充填式封堵。另外，利用改性胶乳协同漂珠托举作用，隔离了超细水泥与羟丙基瓜尔胶，消除了超细水泥在羟丙基瓜尔胶基础液中容易絮凝、不凝的现象。该发明现场配置工艺简单，水灰比高，形成的浆体量大，成本低，体系固化后的封堵强度大，有效作用时间长。

Description

用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系及制备方法

技术领域

本发明涉及一种堵剂材料，特别涉及一种用于封堵油水井注采层发育管流通道的堵剂材料。

背景技术

目前，国内绝大部分油田处于注水开发的二次采油阶段，但由于长期注水驱油和地层出砂，在注采层内形成的窜流通道(也称为大孔道)，使得油井产液含水居高不下，注水***低效循环。并且，随着油田开发后期的井网不断加密(如大港油田复杂断块油藏开发的需要)，有些注采层井组间距不足百米，先前形成的以高渗透带为主的窜流通道，已演变成管流通道为主的管流地层。其特点是注采层连通性极强，极端的例子是油井或者水井的带压作业，都会引起另一口井的压力反应异常(如大港油田枣1279-5井与风36-19井井组)。这样一种特殊地层的治理，在国内外尚无成功治理的先例，而用于调堵一般大孔道地层的聚合物驱、橡胶颗粒调剖、水膨体调剖等增产措施，在治理试验过程中出现了直接窜剂至油井(如大港油田枣16区块调剖中油井产出液出现2-3mm硬橡胶颗粒)，造成油井事故。解决该生产矛盾的关键，是亟待研发高强度、注入性好、成本低、有效作用时间长的新型堵剂。

对近井距注采井间管流地层的封堵治理是近几年才出现的研发重点，目前尚无相关新型堵剂的研发报道。由于管流地层窜流通道较一般大孔道地层孔道直径大的多，且连通性极强，利用现有常规封堵技术进行该问题治理，存在以下几方面的不足：1)有机凝胶类堵剂注入性虽好，但难以在管流通道中停留承压，其有效组分容易被地层水稀释而影响其有效的性能控制指标(如成胶/聚合时间，成胶强度等)。2)由于有机凝胶类堵剂的最终凝胶体与管流地层孔道壁的粘结力较弱，且凝胶体容易变形，难以在地层孔喉处形成有效桥堵，后期容易被注入水携带至油井造成事故。同样情形也发生在橡胶颗粒调剖和水膨体调剖等非固结类堵剂措施中。3)有机类堵剂一般存在有效期短、稳定性差、成本高的问题，如PAM类凝胶的有效期短，6-12个月降解破胶。4)有机树脂或氰类堵剂虽然封堵强度大，但成本高，难于控制形成强度的时间。而且对于近井距管流地层，若窜至油井，危害巨大。5)常规无机颗粒类堵剂的注入性普遍较差。以油井水泥类堵剂为例，由于水泥比水的比重大的多，在近井地带容易迅速被水稀释，堵剂颗粒迅速沉淀堆积。因此，多用于油水井近井地带的封层、封套管漏、封套管外窜等作业，而不能很好适用于管流通道深部封堵的需要。6)常规大孔道调堵剂，如“矿渣+粘土+激活剂”体系、“超细水泥+粘土”体系，以及“油井水泥+矿渣+石灰”体系等无机颗粒堵剂，由于在管流地层中可能出现的“躺流”，容易稀释相关组分(如激活剂浓度、悬浮剂浓度等)，而影响其性能控制指标的稳定性和最终的封堵强度。

发明内容

为了解决上述油水井因发育管流地层而导致油井暴性水淹，注水***无效循环，常规调堵措施无法有效实施的生产矛盾，同时解决现有封堵技术所出现的诸多问题，本发明提供一种用于封堵油水井注采层发育管流通道的新型堵剂材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：用于封堵窜流通道的高强度复合封堵体系主要成分包括超细水泥、改性胶乳、漂珠、羟丙基瓜尔胶、疏水型水膨体、交联剂、破胶剂，各组分的质量份数为：超细水泥40.0-60.0份；改性胶乳5.0-10.0份；漂珠10.0-20.0份；羟丙基瓜尔胶3.0-10.0份；疏水型水膨体10.0-25.0份；交联剂0-3.0份；破胶剂0-5.0份。

所述超细水泥采用细度800目以上的细颗粒水泥干粉，含水0.1％以下；所述改性胶乳为丁苯胶乳，乳白色液体，密度1.02±0.02g/cm³(20±2℃)，pH值7-9；所述漂珠为一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，重量很轻，粒径约0.1毫米；所述羟丙基胍胶为一种植物胶，一种油田常用的水力压裂液稠化剂。所述疏水型水膨体为一种油田新型的调堵材料，在常规水膨体中引入疏水基团，和其它单体共聚得到的，吸水倍数在4-50倍之间可控，膨胀时间4-10天，选用粒径约0.1毫米成品。所述交联剂为一种常规羟丙基胍胶交联剂硼砂水溶液。所述破胶剂为次氯酸钠，一种浅黄绿色澄明液体，具有强氧化性和强碱性。

本发明的制备方法，包括下述步骤：

a.将超细水泥、漂珠、疏水型水膨体按照组成配比用干粉混拌机混拌均匀；

b.按2.0-3.0的水灰比(每吨灰加水2～3吨)，加入自来水混拌均匀；

c.再按组成配比加入改性胶乳、羟丙基瓜尔胶、交联剂、破胶剂混拌均匀成浆体即可使用。

本发明的技术原理是：

(1)利用羟丙基瓜尔胶基础液与交联剂作用形成的成胶粘稠液，悬浮超细水泥、疏水型水膨体颗粒。在体系进入封堵目的地层深处中，在破胶剂的作用下，体系结构完全破坏、失稳，超细水泥颗粒沉降聚集固结，缩小管流通道有效空间。另一方面，疏水型水膨体颗粒则开始大量吸水膨胀，填补剩余孔道空间。

(2)改性胶乳隔离了超细水泥与羟丙基瓜尔胶，消除了超细水泥在羟丙基瓜尔胶基础液中容易絮凝的现象。在体系到达目的层出现体系结构失稳后，改性胶乳协同漂珠托举羟丙基瓜儿胶降解液残渣，消除了常规配置方法中超细水泥在羟丙基瓜尔胶中不凝的现象。

本发明具有以下优点：(1)体系性能稳定，工艺简单：本体系在地面配置即形成悬浮性能稳定的浆体，不易出现沉淀或分层现象，不受地下水离子或稀释作用的影响；(2)封堵管流地层特大孔道的能力强：该高强度复合封堵体系最终浆体中超细水泥固化体强度大于18MPa，配合漂珠的桥塞作用和吸水膨胀后的疏水型水膨体，与地层孔隙形成整体胶结和充填式封堵，室内填砂管突破压力大于30MPa/m，满足管流地层的封堵强度需要；(3)有效作用时间长：体系中超细水泥固化体属于永久性封堵材料，与管流地层亲水性的孔道壁可以完全胶结，作用时间长；(4)经济效益好：在完全满足管流通道深部封堵需要的封堵强度下，本发明可以配置2.0-3.0的高水灰堵剂，所形成浆体量大，堵剂用料少，且主要成分超细水泥和漂珠、疏水型水膨体都是低成本工业品，因此产出投入比高。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

本发明所需各种主要材料及油井水泥外加剂均可在市场购置到。

实施例1

按照质量份数：超细水泥40.0份，改性胶乳5份，漂珠10.0份，羟丙基瓜尔胶4.0份，疏水性水膨体12份，交联剂0.5份；破胶剂2份。以上干粉原料总计20吨混配均匀包装，水剂原料以15升/桶包装。使用时运送到施工场地，加入自来水与超细水泥的水灰比2.0，搅拌均匀，用于封堵井温在90℃以下，窜流通道高渗透带5-10达西的目的层封堵。室内测试封堵体固化部分体抗剪切强度18MPa(使用水泥抗压强度试验机WSM-200KN检测)初凝时间6小时，封堵模拟突破压力大于30MPa/m(使用石油大学制造的填砂模拟岩心管测试)。

实施例2

按照质量份数：超细水泥50.0份，改性胶乳8份，漂珠15.0份，羟丙基瓜尔胶6.0份，疏水性水膨体18份，交联剂1.0份；破胶剂3份。以上干粉原料总计20吨混配均匀包装，水剂原料以15升/桶包装。使用时运送到施工场地，加入自来水与超细水泥的水灰比2.5，搅拌均匀，用于封堵井温在90℃以下，窜流通道高渗透带10-15达西的目的层封堵。室内测试封堵体固化体部分抗剪切强度18.5MPa(使用水泥抗压强度试验机WSM-200KN检测)，初凝时间6.5小时，封堵模拟突破压力大于32MPa/m(使用石油大学制造的填砂模拟岩心管测试)。

实施例3

按照质量份数：超细水泥60.0份，改性胶乳10份，漂珠18.0份，羟丙基瓜尔胶8.0份，疏水性水膨体22份，交联剂1.5份；破胶剂3份。以上干粉原料总计20吨混配均匀包装，水剂原料以15升/桶包装。使用时运送到施工场地，加入自来水与超细水泥的水灰比2.5，搅拌均匀，用于封堵井温在90℃以下，窜流通道高渗透带15-20达西的目的层封堵。室内测试封堵体固化体部分抗剪切强度19MPa(使用水泥抗压强度试验机WSM-200KN检测)，初凝时间7.0小时，封堵模拟突破压力大于33MPa/m(使用石油大学制造的填砂模拟岩心管测试)。

Claims (9)

1.用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系，包括超细水泥、改性胶乳、漂珠、羟丙基瓜尔胶、疏水型水膨体、交联剂、破胶剂，各组分的质量份数为：超细水泥40.0-60.0份；改性胶乳5.0-10.0份；漂珠10.0-20.0份；羟丙基瓜尔胶3.0-10.0份；疏水型水膨体10.0-25.0份；交联剂0-3.0份；破胶剂0-5.0份。

2.根据权利要求1所述的用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系，其特征是：所述超细水泥为细度800目以上的细颗粒水泥干粉，含水0.1％以下。

3.根据权利要求1所述的用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系，其特征是：所述改性胶乳为丁苯胶乳，乳白色液体，密度1.02±0.02g/cm³(20±2℃)，pH值7-9。

4.根据权利要求1所述的用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系，其特征是：所述漂珠为一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，重量很轻，粒径约0.1毫米。

5.根据权利要求1所述的用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系，其特征是：所述羟丙基胍胶为一种植物胶，油田常用的水力压裂液稠化剂。

6.根据权利要求1所述的用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系，其特征是：所述疏水型水膨体为一种油田调堵材料，在常规水膨体中引入疏水基团，和其它单体共聚得到的，吸水倍数在4-50倍之间可控，膨胀时间4-10天，成品粒径约0.1毫米。

7.根据权利要求1所述的用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系，其特征是：所述交联剂为一种常规羟丙基胍胶交联剂硼砂水溶液。

8.根据权利要求1所述的用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系，其特征是：所述破胶剂为次氯酸钠。

9.一种制备权利要求1所述的用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系的方法，其特征是：包括下述步骤：

a.将超细水泥、漂珠、疏水型水膨体按照组成配比用干粉混拌机混拌均匀；

b.按2.0-3.0的水灰比，加入自来水混拌均匀；

c.再按组成配比加入改性胶乳、羟丙基瓜尔胶、交联剂、破胶剂混拌均匀成浆体即可使用。