CN105505362A

CN105505362A - 一种选择性阻水透油防砂支撑剂及其制备方法与应用

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Publication number: CN105505362A
Application number: CN201510870668.6A
Authority: CN
Inventors: 曾立桂; 张飘石; 朱峻峰; 饶德林; 柳转阳; 唐明; 王善强; 毛军; 孙世义; 郭玲; 徐波; 贾永伟; 邹吉辉; 朱宏亮; 沈鸿雁; 单忠利; 刘伟; 李洪英
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明提供了一种选择性阻水透油防砂支撑剂及其制备方法与应用。该支撑剂包含陶粒及包覆于陶粒表面的憎水亲油型树脂膜，所述选择性阻水透油防砂支撑剂呈松散的颗粒状，颗粒分散率≥98％；所述颗粒的粒径为0.4-0.8mm，球度为0.9-1.0，圆度为0.9-1.0。本发明的选择性阻水透油防砂支撑剂能够方便有效地堵住含水油层内的水，而且还具有透油防砂功能，从而能够节约大量的地下油藏资源。将本发明的选择性阻水透油防砂支撑剂用于油井堵水防砂，其具有普通防砂措施具备的对出砂亏空地层的充填和支撑作用，可以很好地达到防砂的目的；同时该应用过程操作方便、工艺简单、阻水防砂成功率高，且对地层无污染，不影响地层的渗透率。

Description

一种选择性阻水透油防砂支撑剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种选择性阻水透油防砂支撑剂及其制备方法与应用，尤其适用于高含水、出砂油井的原油开采，属于油田化学技术领域。

背景技术

油田开发中后期，油井出水日益严重，已成为困扰油田开发的一大难题。随着蒸汽吞吐轮次及注水的持续增加，油井含水急剧上升，造成区块很多油井因高含水而关停。如何控制油井出水，提高单井产量是亟待解决的技术问题。

传统堵水方式多为机械堵水和化学堵水两种。机械堵水受限于井况，有效期短，需重复多次作业，影响油井正常生产。化学堵水存在选择性差、成功率低、施工费用高、有效期短，不耐高温；在高含水出砂油气井上也难以达到理想的效果，原因是由于出砂，所采用的选择性化学支撑剂会很快失去作用，因此，针对高含水出砂油井，寻求一种新型选择性阻水防砂支撑剂及防砂堵水工艺技术迫在眉睫。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种选择性阻水透油防砂支撑剂。

本发明的目的还在于提供一种上述选择性阻水透油防砂支撑剂的制备方法。

本发明的目的还在于提供一种上述选择性阻水透油防砂支撑剂在油井堵水防砂中的应用。

为达上述目的，本发明提供了一种选择性阻水透油防砂支撑剂，该支撑剂包含陶粒及包覆于陶粒表面的憎水亲油型树脂膜。

根据本发明优选的实施方式，所述选择性阻水透油防砂支撑剂呈松散的颗粒状，颗粒分散率≥98％；所述颗粒的粒径为0.4-0.8mm，球度为0.9-1.0，圆度为0.9-1.0。

根据本发明优选的实施方式，所述陶粒的粒径为0.225-1.20mm，密度为1.4-1.6g/cm³，最高强度为50-60MPa。在本发明优选的实施方式中，该陶粒为烧结陶粒。

根据本发明优选的实施方式，所述憎水亲油型树脂膜为由酚醛树脂和疏水剂形成的树脂膜。

根据本发明优选的实施方式，所述疏水剂包括氟聚合物或含环氧基的有机硅疏水剂。本发明所用的氟聚合物和含环氧基的有机硅疏水剂可以为现有技术中公开的可适用于本领域的任何一种氟聚合物和含环氧基的有机硅疏水剂。

根据本发明优选的实施方式，所述氟聚合物包括聚偏氟乙烯。

本发明还提供了上述选择性阻水透油防砂支撑剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

a、将陶粒加热，搅拌，将陶粒温度降低后加入酚醛树脂和疏水剂，搅拌均匀，得到表面包覆憎水亲油型树脂膜的陶粒；

b、在搅拌状态下，依次加入增塑剂、偶联剂及固化剂以使憎水亲油型树脂膜固化；在憎水亲油型树脂膜开始固化并在结块前加入润滑剂，搅拌均匀；待树脂膜完全固化后，经冷却、破碎、过筛，得到所述选择性阻水透油防砂支撑剂；

所述酚醛树脂与陶粒的质量比为0.1-20:100；

所述增塑剂、偶联剂、固化剂、润滑剂及疏水剂与酚醛树脂的质量比为1-28:0.1-10:1-20:0.1-10:20-42:100。

根据本发明优选的实施方式，步骤a中所述加热的温度为250-260℃。

根据本发明优选的实施方式，步骤a中是将所述陶粒温度降至200-220℃后再加入酚醛树脂和疏水剂的。

根据本发明所述的方法，步骤a中必须对陶粒进行加热、搅拌，对陶粒进行加热、搅拌的目的是确保涂覆层的均匀一致；确保树脂在陶粒表面具有较好的流动性，避免出现裹覆现象，使树脂与陶粒紧密结合，牢固地“粘”在一起。

根据本发明优选的实施方式，步骤b中所述的冷却为冷却到室温或常温。

根据本发明优选的实施方式，所述增塑剂与酚醛树脂的重量比为12-18:100。

根据本发明优选的实施方式，所述增塑剂包括邻苯型二甲酸酯。本发明所用的邻苯型二甲酸酯可以为现有技术中公开的可适用于本领域的任何一种邻苯型二甲酸酯增塑剂。

根据本发明优选的实施方式，所述邻苯型二甲酸酯包括邻苯二甲酸二辛酯。

根据本发明优选的实施方式，所述偶联剂包括硅烷偶联剂。本发明所用的硅烷偶联剂可以为现有技术中公开的可适用于本领域的任何一种硅烷偶联剂。

根据本发明优选的实施方式，所述硅烷偶联剂包括氨丙基三甲氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷。

根据本发明优选的实施方式，所述硅烷偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷。

根据本发明优选的实施方式，所述固化剂包括多聚甲醛和/或六次甲基四胺。当多聚甲醛和六次甲基四胺共同作为固化剂使用时，本发明对多聚甲醛和六次甲基四胺之间的用量比例没有要求，但是要保证固化剂的用量满足本发明对其用量范围的要求。

根据本发明优选的实施方式，所述润滑剂包括硬酯酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡和硬脂酸酰胺中的一种或几种的组合。

本发明还提供了上述选择性阻水透油防砂支撑剂在油井堵水防砂中的应用，该应用包括以下步骤：采用无固相清洁携砂液将所述选择性阻水透油防砂支撑剂携带进入油井出水油层。

根据本发明所述的应用，选择性阻水透油防砂支撑剂的用量首先是根据油水井油层的渗透率、厚度、处理半径而定的，其次还需要考虑油井的生产情况、累计出砂情况、地层亏空等情况。本领域技术人员可以根据现场作业需要选择充填合适剂量的选择性阻水透油防砂支撑剂；

而选择性阻水透油防砂支撑剂和无固相清洁携砂液二者之间的用量关系与设计的砂比以及前置液和顶替量有关系，设计时会综合考虑地层破裂压力、管柱摩阻、井深等情况，无固相清洁携砂液的量跟所携带物质的量没有必然联系，只与设计的施工参数有关。因此，对于选择性阻水透油防砂支撑剂和无固相清洁携砂液二者之间的用量关系，本领域技术人员可以根据现场作业需要进行合理选择。

根据本发明优选的实施方式，上述选择性阻水透油防砂支撑剂在油井堵水防砂中的应用可以按照以下具体步骤进行操作：选择无固相清洁携砂液作为选择性阻水防砂施工工作液，携带选择性阻水透油防砂支撑剂，采用千型压裂车通过井下管柱挤入出水油层，在出水油层构成憎水亲油的阻水透油填充层。

由于采用了上述技术方案，在油井出水油层压入了选择性阻水透油挡砂填充层，使混在油层内的砂、水不易进入井筒，而原油却可更通畅地流入到井筒，再被抽到地面，可节约大量的地下油藏资源。同时，该方案还使油水井具有了普通防砂措施具备的对出砂亏空地层的充填和支撑作用，可以很好地达到防砂的目的。

根据本发明优选的实施方式，在上述选择性阻水透油防砂支撑剂在油井堵水防砂中的应用过程中，无固相清洁携砂液用作载运选择性阻水透油防砂支撑剂的载体。

根据本发明优选的实施方式，所述无固相清洁携砂液包括主剂十六烷基三甲基氯化铵、助剂水杨酸钠及清水；

所述主剂十六烷基三甲基氯化铵与助剂水杨酸钠的质量比为2:1-4:1，以无固相清洁携砂液的总质量为100％计，该携砂液的质量浓度为1-2％。

根据本发明优选的实施方式，以所述无固相清洁携砂液的总质量为100％计，该无固相清洁携砂液还包括2-6wt％的氯化钾。

无固相清洁携砂液具有以下优点：组成简单、抗剪切性能好；清洁携砂液的岩心渗透率恢复快；

1、无固相清洁携砂液组成简单，对储层污染小，其主要的主剂为表面活性剂，使得该携砂液无滤饼、无残渣，消除了常规胍胶压裂液在这方面对地层的伤害；

2、无固相清洁携砂液主要添加剂性能稳定，无需加入防腐剂，携砂液可以长时间放置，而不会发生变质现象；

3、无固相清洁携砂液主要添加剂为阳离子表面活性剂，具有良好的防止粘土膨胀的能力；

4、可自动破胶，无固相清洁携砂液的破胶主要依靠与油气接触后改变携砂液的带电环境，从而使携砂液破胶，因此携砂液主体不必加入破胶剂，因此其破胶彻底，与地层温度和破胶剂加量无关，破胶液粘度小于5mPa·s；

5、携砂液独特的成胶结构保证了携砂液在低粘下良好的携砂性能，充分说明了表面活性剂携砂液以弹性携砂为主的机理；

6、携砂液无滤饼生成，但由于其独特的渗滤性能，使得携砂液在低渗地层中具有良好的降滤失能力；

7、配制简单。

本发明的选择性阻水透油防砂支撑剂运用了“增加水的表面张力，破坏油的表面张力”的原理，既可降低油的流动阻力又可提高水的流动阻力，从而达到增油控水的效果；即选择性阻水透油防砂支撑剂能够方便有效地堵住含水油层内的水，而且还具有透油防砂功能，从而能够节约大量的地下油藏资源。

将本发明的选择性阻水透油防砂支撑剂用于油井堵水防砂，其具有普通防砂措施具备的对出砂亏空地层的充填和支撑作用，可以很好地达到防砂的目的；同时该应用过程操作方便、工艺简单、阻水防砂成功率高，且对地层无污染，不影响地层的渗透率。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的选择性阻水透油防砂支撑剂的示意图；

图2为将本发明实施例1制备得到的选择性阻水透油防砂支撑剂用于油井堵水防砂的工艺示意图。

主要附图标号说明

1、施工管柱；

2、油相；

3、选择性阻水透油防砂支撑剂；

4、油井高含水油层；

5、水相；

6、憎水亲油型树脂膜；

7、陶粒。

具体实施方式

以下将通过具体的实施例及说明书附图详细地说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，但是不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种选择性阻水透油防砂支撑剂的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：

a、将2kg烧结陶粒(粒径为0.5-0.8mm、密度为1.45g/cm³、最高强度50MPa)加热至260℃后放入混砂机中搅拌；待陶粒降温到200℃时加入0.1kg酚醛树脂，0.04kg聚偏氟乙烯，搅拌均匀，得到表面包覆憎水亲油型树脂膜的陶粒；

b、再加入0.016kg增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯)、搅拌均匀，加入0.005kg偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷。)、搅拌均匀，加入0.012kg固化剂(六次甲基四胺)、搅拌均匀，使憎水亲油型树脂膜固化；在憎水亲油型树脂膜开始固化并在结块前加入润滑剂(硬酯酸钙)，并搅拌均匀；待树脂膜完全固化后，冷却(例如冷却到室温或常温)、破碎、过筛，即得到选择性阻水透油防砂支撑剂，该支撑剂呈松散的颗粒状，颗粒分散率≥98％；所述颗粒的粒径为0.4-0.8mm，球度为0.9-1.0，圆度为0.9-1.0，其示意图如图1所示，从图1中可以看出，实施例1制备得到的选择性阻水透油防砂支撑剂包含陶粒7及包覆于陶粒表面的憎水亲油型树脂膜6。

实施例2

本实施例提供了实施例1制备得到的选择性阻水透油防砂支撑剂在油井堵水防砂中的应用，该应用包括以下步骤：

(1)、搬上：洗压油井，起出井内管柱；

(2)、冲砂：向油井内下冲砂管探砂面，如果有砂则冲砂至人工井底；

(3)、通井：向油井内下通井规通井；

(4)、刮管：向油井内弹簧刮管器刮井，用热水反洗井两周；

(5)、下施工管柱1：向油井内下的底带笔尖的组合管柱；

(6)、装高压井口；

(7)、接地面管线，并通过组合管柱向油井注入无固相清洁携砂液，试压25.0MPa，稳压3min不刺不漏为合格；

(8)、充填施工：通过组合管柱向油井内正打前置液30方，该前置液包括季铵盐类粘土稳定剂、磺酸盐类油层处理剂和无固相清洁携砂液，前置液的排量为2.1m³/min；

将实施例1制备得到的选择性阻水透油防砂支撑剂3与无固相清洁携砂液通过混砂车混合，得到混砂液，该选择性阻水透油防砂支撑剂占混砂液的质量百分比含量为14.5％；本实施例所用到的无固相清洁携砂液包括主剂十六烷基三甲基氯化铵、助剂水杨酸钠及清水；

所述主剂十六烷基三甲基氯化铵与助剂水杨酸钠的质量比为3:1，以无固相清洁携砂液的总质量为100％计，该携砂液的质量浓度为1％；

以所述无固相清洁携砂液的总质量为100％计，该无固相清洁携砂液还包括2-6wt％的氯化钾。

将混砂液通过千型水泥车泵入油井，完毕后，用15方清水正打顶替；

将本发明实施例1制备得到的选择性阻水透油防砂支撑剂3用于油井堵水防砂的工艺示意图如图2所示。

通过无固相清洁携砂液携带，采用千型压裂车将选择性阻水透油防砂支撑剂3挤压入高含水油层4内，在完成上述工艺工程的情况下，选择性阻水透油防砂支撑剂3在高含水油层4内形成具有一定强度的选择性阻水透油挡砂填充层。

油相2为润湿相，水相5为非润湿相，受润湿性及孔隙尺寸的大小来控制，即受涂覆层(憎水亲油型树脂膜)的润湿性及选择性阻水透油防砂支撑剂3之间的孔隙形成的毛细管力来控制。水相2要通过选择性阻水透油挡砂填充层时，必须克服毛细管力，才能渗流出来，毛细管力对油相2来说是动力；在油相2与水相5的混相中，油相5更容易渗流出来，而水相5难以通过。因此，混在油层内的水不易进入井筒，而原油却可更方便地流入到井筒进而再被抽到地面，从而保证油井的正常生产，并发挥增产效果。

(9)、关井固化3天；

(10)、冲砂：直接加深油管探砂面，冲砂至人工井底；

(11)、下生产管柱生产。

辽河油田某油井在应用本发明的选择性阻水透油防砂支撑剂前，该井日产液量为17.2m³，日产油量为1.7t，含水率为90％，且严重出砂，影响油井正常生产。应用本发明的选择性阻水透油防砂支撑剂后，填充选择性阻水透油防砂支撑剂10t，实施后平均日产液量为14.3m³，日产油量为4.2t，含水率为61％，含水率降低29％，平均日增油2.5t，且液量大于措施前的70％，含砂量变为0，检泵周期延长六个月，取得了很好的阻水透油防砂效果。

Claims

1.一种选择性阻水透油防砂支撑剂，其中，该支撑剂包含陶粒及包覆于陶粒表面的憎水亲油型树脂膜；

优选地，所述选择性阻水透油防砂支撑剂呈松散的颗粒状，颗粒分散率≥98％；所述颗粒的粒径为0.4-0.8mm，球度为0.9-1.0，圆度为0.9-1.0。

2.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述陶粒的粒径为0.225-1.20mm，密度为1.4-1.6g/cm³，最高强度为50-60MPa。

3.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述憎水亲油型树脂膜为由酚醛树脂和疏水剂形成的树脂膜。

4.根据权利要求1-3任一项所述的支撑剂，其中，所述疏水剂包括氟聚合物或含环氧基的有机硅疏水剂；

优选地，所述氟聚合物包括聚偏氟乙烯。

5.权利要求1-4任一项所述的选择性阻水透油防砂支撑剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：

a、将陶粒加热，搅拌，再将陶粒温度降低后加入酚醛树脂和疏水剂，搅拌均匀，得到表面包覆憎水亲油型树脂膜的陶粒；优选所述加热的温度为250-260℃；还优选将所述陶粒温度降至200-220℃；

b、在搅拌状态下，再依次加入增塑剂、偶联剂及固化剂以使憎水亲油型树脂膜固化；在憎水亲油型树脂膜开始固化并在结块前加入润滑剂，搅拌均匀；待树脂膜完全固化后，经冷却、破碎、过筛，得到所述选择性阻水透油防砂支撑剂；

所述酚醛树脂与陶粒的质量比为0.1-20:100；

所述增塑剂、偶联剂、固化剂、润滑剂及疏水剂与酚醛树脂的质量比为1-28:0.1-10:1-20:0.1-10:20-42:100；

优选地，所述增塑剂与酚醛树脂的重量比为12-18:100。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述增塑剂包括邻苯型二甲酸酯，优选地，所述邻苯型二甲酸酯包括邻苯二甲酸二辛酯。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述偶联剂包括硅烷偶联剂，优选地，所述硅烷偶联剂包括氨丙基三甲氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述固化剂包括多聚甲醛和/或六次甲基四胺。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述润滑剂包括硬酯酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡和硬脂酸酰胺中的一种或几种的组合。

10.权利要求1-4任一项所述的选择性阻水透油防砂支撑剂在油井堵水防砂中的应用，其中，该应用包括以下步骤：采用无固相清洁携砂液将所述选择性阻水透油防砂支撑剂携带进入油井出水油层；

所述无固相清洁携砂液包括主剂十六烷基三甲基氯化铵、助剂水杨酸钠及清水；

所述主剂十六烷基三甲基氯化铵与助剂水杨酸钠的质量比为2:1-4:1，以无固相清洁携砂液的总质量为100％计，该携砂液的质量浓度为1-2％；

优选地，以所述无固相清洁携砂液的总质量为100％计，该无固相清洁携砂液还包括2-6wt％的氯化钾。