CN1032367C - 油井炮眼树脂小球封堵剂及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油井炮眼树脂小球封堵剂。将配入软化剂和固化剂的环氧树脂加入分散介质中制成树脂小球，在该树脂小球成胶后和固化前注入炮眼内，即可将高渗透水淹层封堵，使油井恢复正常生产。本发明封堵剂由于只将炮眼封堵，所以能节约大量封堵药剂，封堵后能满足油井大压差生产的要求，施工工艺简单，便于推广应用。

Description

油井炮眼树脂小球封堵剂及其制法

本发明涉及钻井组合物邻域，特别涉及油井炮眼树脂小球封堵剂及其制法。

我国的石油开采，有80％的原油是靠往油藏中注水而采出的。一个油藏往往由许多油层组成，由于各油层间渗透性的差异，注入水将沿高渗透层突进，造成油井过早地水淹。为了使渗透率较低的油层的原油开采出来，人们采用化学药剂将高渗透水淹层进行封堵，使油井恢复正常生产。

到目前为止，人们提出的封堵水淹层的化学药剂有两种类型：[1]高分子材料(如聚丙烯酰胺及其衍生物)和交联剂，在油层内形成凝胶；[2]用两种化学药物在油层内形成固体沉淀(如水玻璃加氯化钙)。其特点是用凝胶或固体沉淀将油层内的孔道堵死。上述两种类型的方法，在一定条件下可以达到堵水的目的，但化学药剂的用量都在1吨以上。而且第[1]类型，凝胶强度有限，当油井的生产压差超过4MPa时，凝胶会从油层中吐出而使堵水失效；第[2]种类型必须两种药物分开注入，中间注入柴油作隔离液。在注入过程中，随注入半径的扩大，隔离液变薄，第二种药剂穿过隔离液与第一种药剂相遇然后才能发生化学反应，生成固体沉淀。油层孔隙的复杂性，使两种药剂不能充分接触，只有部分接触起堵塞作用。上述两种方法在技术上虽然可行，但药物费均很大(超过万元)。第[1]种不能满足油井大压差生产的要求；第[2]种不仅存在药物的浪费，而且施工工艺复杂，因而使其广泛应用受到了限制。

美国专利US3842905是油井注水泥用的塞子，它为油井注水泥提供了一种专用工具。该专利主要介绍带泄压孔塞子的结构及其制法。塞子外壳是铅制的，内填料是环氧树脂和铅粉，环氧树脂仅作为铅粉的粘结剂，不是堵塞剂。

本发明的目的在于：提供一种油井炮眼树脂小球封堵剂及其制法，该封堵利用量少、堵塞强度高、封堵工艺简单易于施工。

本发明目的是这样达到的：将配入软化剂和固化剂的环氧树脂加入分散介质中制成树脂小球，在该树脂小球成胶后和固化前注入炮眼内，所说的树脂小球封堵剂的组分及含量比例如下：环氧树脂100克，邻苯二甲酸二丁脂15～25毫升，乙二胺20～35毫升，0.8～1.2(重量)％聚丙烯酰胺的水溶液0.8～1.5公斤，用此树脂小球封堵剂堵塞油井炮眼，就可达到本发明的目的了。

以下结合附图对本发明进行详细说明。

附图1是油井炮眼示意图，附图2是堵炮眼模拟试验图，附图3是油井结构及堵炮眼施工示意图。

油井炮眼是用高能射孔弹金属套管和固定套管的水泥射穿形成的孔眼，它是疏体由油层流向油井的喉道。在附图1中，1代表套管，2为水泥，3是油层，4是炮眼，5是井筒。树脂小球封堵剂着眼点在于封堵油井的炮眼，只要把炮眼牢牢堵死，水就不会进入油井。为满足油井在6～7Mpa压差下生产的需要，炮眼封堵后所能承受的压差应大于8Mpa，因此，油井炮眼封堵剂选用高强度环氧树脂作为主要原料。

环氧树脂是一种粘稠的物质，当加入适量的软化剂(液态二丁脂)和固化剂(液态乙二胺)之后，可形成流动性较好的液体。利用环氧树脂不与水混溶的特性，将它以搅拌的方式分散到聚丙烯酰胺水溶液中，被分散的环氧树脂形成液珠。经过一定时间后，在固化剂的作用下，树脂分子间逐步交朕，液珠状的树脂变为粘弹性小球。聚丙烯酰胺水溶液既是环氧树脂造球的分散介质，又是将树脂小球送进炮眼的携带液。在注入过程中，携带液进入油层，而树脂小球被过滤而堆积在炮眼中，在压力作用下，粘弹性小球被压实，随时间的延长而进一步固化，在炮眼中形成坚硬的栓塞而将炮眼堵死，从而达到堵水的目的。

为了使环氧树脂在造球过程中不发生聚结和下沉，所用的水是增粘水，即在水中溶有0.8～1.2(重量)％的聚丙烯酰胺，使其溶液粘度达到(4～5)×10³毫帕·秒，这种聚丙烯酰胺水溶液在制造小球时称为分散介质。

关于树脂小球的组成与含量比例如下：环氧树脂100克，邻苯二甲酸二丁脂15～25毫升，乙二胺20～35毫升，0.8～1.2(重量)％的聚丙烯酰胺水溶液0.8～1.5公斤。

以上环氧树脂是主料；邻苯二甲酸二丁脂是软化剂，可增加树脂小球的韧性和粘结能力；乙二胺是固化剂。

树脂小球的形成需要一定的温度，低于20℃时，成球时间太长(大于24小时)，高于45℃时，又不利于操作，并且分散介质粘度下降，影响小球的形成，造球温度控制在30～45℃为宜。

影响小球粒径大小的主要因素是树脂与分散介质的配比，试验结果表明，在一定范围内，树脂与分散介质的配比越大，则小球粒径也越大。在35℃，分散介质粘度为4×10³毫帕·秒的条件下，不同配比所形成的小球粒径如下：分散介质(公斤)     环氧树脂(公斤)    小球粒径(毫米)

     10                 0.8               ＜1

     10                 1.0               1～2

     10                 1.2               2～4

     10                 1.5               4～6

在以上配比，即分散介质为10公斤时，环氧树脂为0.8～1.5公斤，小球粒径为＜1毫米到4～6毫米，皆适于作封堵炮眼用。

关于成胶与固化时间的控制。影响成胶与固化时间的因素主要是环境温度和固化剂用量。当环境温度一定时，固化剂的用量可控制成胶和固化时间。下面给出35℃时，不同的固化剂用量下的成胶与固化时间：

环氧树脂克  二丁脂毫升  乙二胺毫升  成胶时间小时，固化时间小时

   100          20          20           10           48

   100          20          25            8           32

   100          20          30            7           14

   100          20          35            6            9

注：1.成胶时间--自固化剂加入至树脂由液珠开始形成粘弹胶粒的时间；2固化时间——自固化剂加入至树脂呈固体颗粒的时间。

树脂小球要在成胶后和固化前的这段时间内注入炮眼。注入太早，树脂有流动性会挤入油层，不能在炮眼处形成栓塞；注入太晚，树脂成固体颗粒，失去粘结能力，也不能在炮眼内形成栓塞。

关于本发明树脂小球的制法如下：

1)按用量配制聚丙烯酰胺水溶液，其浓度为0.8～1.2(重量)％，粘度为(4～5)×10³毫帕·秒；

2)根据施工的时间要求选择环氧树脂、邻苯二甲酸二丁脂和乙二胺的配比，每100克环氧树脂配入邻苯二甲酸二丁酯15～25毫升，乙二胺20～35毫升，作成环氧树脂组合物；

3)将配好的环氧树脂组合物缓缓加入搅拌着的配好的聚丙烯酰胺水溶液中，使其分散均匀；

4)将配好的组合物溶液放入恒温箱内(35～45℃)，定期观察小球的情况，当形成粘弹性小球时，即可由聚丙烯酰胺水溶液携带向油井注入。

为了证实本发明的实用性，作了堵炮眼模拟试验。油井炮眼是用高能射孔弹将金属套管和固定套管的水泥射穿形成的孔眼，是流体由油层流向油井的喉道。附图1是油井炮眼示意图，其中，1是套管，2是水泥，3是油层，4是炮眼，5是油井。仿照上述油井的结构，设计了堵炮眼模拟试验装置，如附图2。其中，11是模拟套管兼做贮罐，12是水泥，13是胶结石英砂，作为模拟油层，14是炮眼，φ10×100毫米，15是携带液加上树脂小球，16是经油层过滤的携带液。图中模拟炮眼14是用一个内径为32毫米，长为200毫米的金属管，内装胶结石英砂代替油层，一端填有水泥，钻一个φ10×100mm孔代替炮眼。模拟炮眼14与模拟套管11用丝扣连接，当向贮有树脂小球的模拟套管11内加压时，树脂小球被液体带入炮眼，携带液通过模拟油层流出，流入容器内。

关于油井炮眼封堵施工程序。图3给出了油井结构及堵炮眼施工示意图。其中，31是油管，32是封隔器，33是配产器，34是单流阀，35是套管，36是炮眼，37是套管闸门，38是油管闸门，39是管线，40是泵车，41是推带液罐车，42是水罐车，43是树脂小球贮存管，44是加料器，45是封堵层，46是出油层(保护层)。

封堵炮眼的施工程序是：

1)油井内下入封堵炮眼的管柱，该管柱由油管31、封隔器32、配产器33、和单向阀34组成。

2)油管31内加压，使封隔器32胀开，将油套管环形空间封死；

3)打捞配产器33中的芯子，即可使配产器与待封堵层连通；

4)将树脂小球装入贮存管43中；

5)用泵车40向油井内注入一定量的0.8～1.2(重量)％聚丙烯酰胺水溶液将树脂小球携入管线，再用该溶液将树脂小球送至封堵层位。整个注入过程中，液体进入地层，而小球将炮眼堵死。保持压力15Mpa，关井24小时，待小球压实固化。

6)将施工管柱换为生产管柱，油井转入正常生产。

本发明封堵剂由于只将炮眼封堵所以能节约大量封堵药剂，封堵后能满足油井大压差生产的要求，施工工艺简单，便于推广。

Claims (2)

1.一种油井炮眼树脂小球封堵剂，其特征在于：所说的封堵剂的组成与含量比例如下：环氧树脂100克，邻苯二甲酸二丁脂15～25毫升，乙二胺20～35毫升，0.8～1.2(重量)％聚丙烯酰胺水溶液0.8～1.5公斤。

2.如权利要求1所说的油井炮眼树脂小球封堵剂的制造方法，其特征在于：a)按用量配制聚丙烯酰胺水溶液，其浓度为0.8～1.2(重量)％粘度为(4～5)×10³毫帕·秒；

b)根据施工的时间要求选择环氧树脂、邻苯二甲酸二丁脂和乙二胺的配比，每100克环氧树脂配入邻苯二甲酸二丁脂15～25毫升，乙二胺20～35毫升，作成环氧树脂组合物；

c)将配好的环氧树脂组合物缓缓加入搅拌着的配好的聚丙烯酰胺水溶液中，使其分散均匀；

d)将配好的组合物溶液放入恒温箱内35～45℃，定期观察小球的情况，当形成粘弹性小球时即可向油井注入。

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