一种油井堵漏液
技术领域
本发明涉及油气工程技术领域,特别涉及一种油井堵漏液。
背景技术
目前,大部分油田的开采已经进入中、晚期阶段,由于长期的采油与注水,油气层的压力发生了很大的变化。部分油层枯竭,破裂压力下降;部分油层因注水而憋成高压,甚至超过上覆地层的压力;部分油气层可能因压裂产生新的裂缝增加了渗透性。在同一井眼的裸眼段形成多套压力层系,易造成井喷、井漏、井塌、卡钻等复杂事故。井漏是钻井液从井眼漏入洞穴、孔洞、裂缝和高孔隙度地层而大量或全部流失的过程,是钻井过程中经常遇到的井下复杂情况之一,一旦发生漏失,不仅会耗费钻井时间,损失钻井液,而且有可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况,甚至导致井眼报废,造成的经济损失更是不可估量,因而堵漏液是安全钻井所必需的。
中国发明专利(申请号:201310078662.6)公开了一种石油工程纤维复合承压堵漏液及制备方法,减少常规LCM堵漏材料的用量30%,对于碳酸盐岩裂缝性漏层堵漏成功率大于75%,承压能力大于10MPa;中国发明专利(申请号:201310739772.2)公开了一种用于封堵恶性漏失的静胶凝堵漏液,能够有效减缓漏失速度并在漏洞口形成陡直的封堵墙,堵漏成功率高≥85%;中国发明专利(申请号:200810147851.3)公开了一种失返性漏失交联凝胶堵漏工艺,通过化学交联和促凝,可使凝胶的整体结构强度真正地得到提高,提高了一次性堵漏成功率,使其超过50%;中国发明专利(申请号:201610036982.9)公开了一种油基钻井液裂缝型漏失堵漏配方,对1~5mm裂缝,堵漏液加量小于7%,抗压强度可达到7MPa。
但上述堵漏材料均存在强度低以及不能承受较高温度的问题,在使用过程中易压碎和变形,从而导致钻井裂缝堵漏过程中难以架桥、难形成填塞层。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油井堵漏液,本发明提供的油井堵漏液粘度小,在注入漏层后能形成很高的强度,抗温性强,能够提高地层承压能力,解决失返型漏失井的漏失问题。
本发明提供了一种油井堵漏液,包括以下重量份的组分:
20~35份柔性堵漏材料;
10~20份刚性堵漏材料;
1~5份复合纤维材料;
0.5~5份强度调节剂;
0.5~5份表面活性剂;
0.1~0.5份增粘剂;
45~55份水。
优选的,所述柔性堵漏材料包括改性酚醛树脂、芳烃石油树脂和橡胶中的一种或多种。
优选的,所述改性酚醛树脂由酚醛树脂和环氧丙烷丙烯醚共聚反应得到。
优选的,所述刚性堵漏材料包括碳酸钙、二氧化硅、方解石、大理石和石英砂中的一种或多种。
优选的,所述刚性堵漏材料包括碳酸钙、二氧化硅和方解石。
优选的,所述复合纤维材料包括碳纤维、玻璃纤维和不锈钢纤维中的两种或三种。
优选的,所述强度调节剂包括改性芳香胺、二甲基咪唑和三-(二甲胺基甲基)苯酚中的一种或多种。
优选的,所述改性芳香胺以包括2-乙基-4-甲基咪唑、二乙基甲苯二胺、缩水甘油醚、引发剂和水的原料缩合反应得到。
优选的,所述表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯中的一种或多种。
优选的,所述增粘剂包括胍胶、黄原胶和聚乙烯醇中的一种或多种。
本发明提供了一种油井堵漏液,包括以下重量份的组分:20~35份柔性堵漏材料,10~20份刚性堵漏材料,1~5份复合纤维材料,0.5~5份强度调节剂,0.5~5份表面活性剂,0.1~0.5份增粘剂和45~55份水。本发明提供的油井堵漏液配方简单,粘度小,利于现场配制和施工,能够有效地抑制地层流体的侵污;在注入漏层后能形成很高的强度,抗温性强,能够提高地层承压能力;解决失返型漏失井的漏失问题,并能够提高一次堵漏成功率。实验结果表明,本发明提供的油井堵漏液表观粘度低至35mPa·s,在150℃时承压能力可达12MPa,漏失量低至5%。
具体实施方式
本发明提供了一种油井堵漏液,包括以下重量份的组分:20~35份柔性堵漏材料,10~20份刚性堵漏材料,1~5份复合纤维材料,0.5~5份强度调节剂,0.5~5份表面活性剂,0.1~0.5份增粘剂和45~55份水。
本发明提供的油井堵漏液包括20~35份柔性堵漏材料,优选为25~30份。在本发明中,所述柔性堵漏材料优选包括改性酚醛树脂、芳烃石油树脂和橡胶中的一种或多种。
在本发明中,所述改性酚醛树脂优选由酚醛树脂和环氧丙烷丙烯醚共聚反应得到。在本发明中,所述改性酚醛树脂优选以包括苯酚、甲醛、水、浓硫酸和环氧丙烷丙烯醚的原料制备得到。在本发明中,所述原料优选包括以下重量份的组分:10~15份苯酚,18~20份甲醛,20~35份水,0.1~0.5份浓硫酸和25~45份环氧丙烷丙烯醚。在本发明中,所述浓硫酸的质量浓度优选为50~60%。
本发明对所述改性酚醛树脂的制备方法没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的改性酚醛树脂制备的技术方案即可。在本发明中,所述改性酚醛树脂的制备优选包括以下步骤:
(1)将苯酚、水和浓硫酸混合,得到混合溶液;
(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液加热,滴加甲醛,缩聚反应得到酚醛树脂;
(3)将所述步骤(2)得到的酚醛树脂与环氧丙烷丙烯醚混合,共聚反应得到改性酚醛树脂。
本发明优选将苯酚、水和浓硫酸混合,得到混合溶液。本发明对所述混合的操作没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。在本发明中,所述混合优选在搅拌条件下进行;所述搅拌的速率优选为250~350r/min,更优选为280~320r/min;所述搅拌的时间优选为10~20min,更优选为13~17min。
得到混合溶液后,本发明优选将所述混合溶液加热,滴加甲醛,缩聚反应得到酚醛树脂。在本发明中,所述加热的升温速率优选为12~18℃/h,更优选为13~16℃/h。在本发明中,所述滴加的速率优选为18~22kg/h,更优选为19~21kg/h。在本发明中,所述缩聚反应的温度优选为50~80℃,更优选为60~70℃,最优选为63~68℃;所述缩聚反应的时间优选为4~5h。
得到酚醛树脂后,本发明优选将所述酚醛树脂与环氧丙烷丙烯醚混合,共聚反应得到改性酚醛树脂。在本发明中,所述共聚反应的温度优选为60~70℃,更优选为64~66℃;所述共聚反应的时间优选为4~5h。
在本发明中,所述柔性堵漏材料具有一定韧性与可变形性,能充填刚性堵漏材料架桥形成的孔隙,降低钻井液漏失。
本发明提供的油井堵漏液包括10~20份刚性堵漏材料,优选为14~16份。在本发明中,所述刚性堵漏材料包括碳酸钙、二氧化硅、方解石、大理石和石英砂中的一种或多种,优选包括碳酸钙、二氧化硅和方解石。在本发明中,当所述刚性堵漏材料为碳酸钙、二氧化硅和方解石时,所述碳酸钙、二氧化硅和方解石的质量比优选为(1~3):(1~4):(1~3),更优选为(1.5~2.5):(2~3):(1.5~2.5)。在本发明中,所述碳酸钙的粒径优选为60~80目;所述二氧化硅的粒径优选为100~200目,更优选为120~160目;所述方解石的的粒径优选为40~60目。在本发明中,所述刚性堵漏材料采用大颗粒架桥、小颗粒填充模式,提高封堵强度。
本发明提供的油井堵漏液包括1~5份复合纤维材料,优选为3~4份。在本发明中,所述复合纤维材料优选包括碳纤维、玻璃纤维和不锈钢纤维中的两种或三种,更优选包括碳纤维和玻璃纤维。在本发明中,当所述复合纤维材料包括碳纤维和玻璃纤维时,所述碳纤维和玻璃纤维的质量比优选为1~2:1。在本发明中,所述复合纤维材料长度优选为2~4mm;所述复合纤维材料的直径优选为0.01~0.03mm。
本发明提供的油井堵漏液包括0.5~5份强度调节剂,优选为2~4份。在本发明中,所述强度调节剂优选包括改性芳香胺、二甲基咪唑和三-(二甲胺基甲基)苯酚中的一种或多种。
在本发明中,所述改性芳香胺优选以包括2-乙基-4-甲基咪唑、二乙基甲苯二胺、缩水甘油醚、引发剂和水的原料缩合反应得到。在本发明中,所述原料优选包括以下重量份的组分:20~25份2-乙基-4-甲基咪唑、10~20份二乙基甲苯二胺、25~35份缩水甘油醚、1~2引发剂和20~45份水。本发明对所述引发剂的种类没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的引发剂即可。在本发明中,所述引发剂优选为过硫酸钾、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种。
本发明对所述改性芳香胺的制备方法没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的改性芳香胺制备的技术方案即可。在本发明中,所述改性芳香胺的制备优选为将2-乙基-4-甲基咪唑、二乙基甲苯二胺、缩水甘油醚、引发剂和水混合,缩合反应得到改性芳香胺。在本发明中,所述缩合反应的温度优选为50~80℃,更优选为60~70℃;所述缩合反应的时间优选为5~10h,更优选为6~8h。
为使反应产物与水分离,本发明优选在缩合反应结束后进行离心分离,得到改性芳香胺。本发明对所述离心分离的操作没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的离心分离的技术方案即可。在本发明中,所述离心分离的速率优选为4500~5500r/min,更优选为4800~5200r/min;所述离心分离的时间优选为5~15min,更优选为8~12min。
在本发明中,所述强度调节剂可以和柔性堵漏材料进行交联反应,提高强度和韧性。
本发明提供的油井堵漏液包括0.5~5份表面活性剂,优选为2~4份。在本发明中,所述表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯中的一种或多种。在本发明中,所述辛基酚聚氧乙烯醚优选为OP-10和/或OP-20。在本发明中,所述聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯优选为吐温80。
本发明提供的油井堵漏液包括0.1~0.5份增粘剂,优选为0.2~0.3份。在本发明中,所述增粘剂优选包括胍胶、黄原胶和聚乙烯醇中的一种或多种。
本发明对所述油井堵漏液的制备方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的制备组合物的制备方法即可。在本发明中,所述油井堵漏液的制备方法优选为:先将水、增粘剂和表面活性剂混合,得到混合浆料;再将所述混合浆料与刚性堵漏材料、柔性堵漏材料、复合纤维材料和强度调节剂混合,得到油井堵漏液。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的油井堵漏液进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
将45重量份水,0.5重量份胍胶和5重量份OP-10混合,得到混合浆料;
将混合浆料与10重量份刚性堵漏材料、35重量份柔性漏材料、1重量份复合纤维材料和3重量份强度调节混合,得到油井堵漏液。
刚性堵漏材料为碳酸钙、二氧化硅、方解石按以下比例组合:
碳酸钙30重量份
二氧化硅10重量份
方解石30重量份
所述碳酸钙的粒径为60目,所述二氧化硅的粒径为100目,所述方解石的的粒径为40目。
柔性堵漏材料按下述方案制得:将10重量份的苯酚、20重量份的水加入到反应釜中以300r/min的速率搅拌15min,再加入0.1重量份的质量浓度为50%的浓硫酸,以15℃/h的速率升温到80℃,以20kg/h的滴加速率滴加20重量份的甲醛,加完再在80℃下反应5小时,再加入45重量份的环氧丙烷丙烯醚,继续反应5小时;静止、自然冷却到室温、过滤得柔性堵漏材料。
复合纤维材料为碳纤维和玻璃纤维按1:1重量份组合。
所述强度调节剂为按下述方案制得:20重量份的2-乙基-4-甲基咪唑、10重量份的二乙基甲苯二胺、25重量份的缩水甘油醚、1重量份的引发剂,20重量份的去离子水按比例加入到密闭反应釜中,80℃下反应10h,反应完全后自然冷却,进行5000r/min离心脱水处理10min即得到强度调节剂。
实施例2:
将0.3重量份黄原胶、2重量份OP-20和45重量份水混合,得到混合浆料;
将混合浆料与20重量份刚性堵漏材料、25重量份柔性漏材料、1重量份复合纤维材料和3重量份强度调节混合,得到油井堵漏液。
刚性堵漏材料为碳酸钙、二氧化硅、方解石按以下比例组合:
碳酸钙10重量份
二氧化硅30重量份
方解石10重量份,
所述碳酸钙的粒径为70目,所述二氧化硅的粒径150目,所述方解石的的粒径为50目。
柔性堵漏材料按下述方案制得:将15重量份的苯酚、25重量份的水加入到反应釜中以300r/min的速率搅拌15min,再加入0.1重量份的质量浓度为50%的浓硫酸,以15℃/h的速率升温到80℃,以20kg/h的滴加速率滴加15重量份的甲醛,加完再在80℃下反应5小时,再加入45重量份的环氧丙烷丙烯醚,继续反应5小时;静止、自然冷却到室温、过滤得柔性堵漏材料。
复合纤维材料为碳纤维和玻璃纤维按2:1重量份组合。
所述强度调节剂为按下述方案制得:22重量份的2-乙基-4-甲基咪唑、15重量份的二乙基甲苯二胺、25重量份的缩水甘油醚、1重量份的引发剂,20重量份的去离子水按比例加入到密闭反应釜中,80℃下反应8h,反应完全后自然冷却,进行5000r/min离心脱水处理10min即得到强度调节剂。
实施例3:
将0.5重量份聚乙烯醇、3重量份吐温80和45重量份水混合,得到混合浆料;
将混合浆料与15重量份刚性堵漏材料、30重量份柔性漏材料、2重量份复合纤维材料和4重量份强度调节混合,得到油井堵漏液。
刚性堵漏材料为碳酸钙、二氧化硅、方解石按以下比例组合:
碳酸钙10重量份
二氧化硅30重量份
方解石10重量份,
所述碳酸钙的粒径为70目,所述二氧化硅的粒径150目,所述方解石的的粒径为50目。
柔性堵漏材料按下述方案制得:将15重量份的苯酚、25重量份的水加入到反应釜中以300r/min的速率搅拌15min,再加入0.1重量份的质量浓度为50%的浓硫酸,以15℃/h的速率升温到80℃,以20kg/h的滴加速率滴加15重量份的甲醛,加完再在80℃下反应5小时,再加入45重量份的环氧丙烷丙烯醚,继续反应5小时;静止、自然冷却到室温、过滤得柔性堵漏材料。
复合纤维材料为碳纤维和玻璃纤维按2:1重量份组合。
所述强度调节剂为按下述方案制得:22重量份的2-乙基-4-甲基咪唑、15重量份的二乙基甲苯二胺、25重量份的缩水甘油醚、1重量份的引发剂,20重量份的去离子水按比例加入到密闭反应釜中,80℃下反应8h,反应完全后自然冷却,进行5000r/min离心脱水处理10min即得到强度调节剂。
对本发明实施例1~3制备的油井堵漏液分别进行流变性能测试,测试结果如表1所示。
对本发明实施例1~3制备的油井堵漏液进行承压能力测试,将2000mL堵漏液分别在2mm、5mm和10mm裂缝下测试承压能力,结果分别如表2~4所示。
表1本发明实施例制备的油井堵漏液的流变性能
实施例 |
表观粘度AV(mPa·s) |
塑性粘度PV(mPa·s) |
动切力YP(Pa) |
1 |
35 |
27 |
8 |
2 |
39 |
28 |
11 |
3 |
36 |
26 |
10 |
表2本发明实施例制备的油井堵漏液在2mm裂缝宽度承压能力测试结果
实施例 |
试验温度(℃) |
漏失量(mL) |
承压能力(MPa) |
堵漏效果 |
1 |
150 |
100 |
12 |
堵住 |
2 |
150 |
150 |
10 |
堵住 |
3 |
150 |
120 |
11 |
堵住 |
表3本发明实施例制备的油井堵漏液在5mm裂缝宽度承压能力测试结果
实施例 |
试验温度(℃) |
漏失量(mL) |
承压能力(MPa) |
堵漏效果 |
1 |
130 |
240 |
10 |
堵住 |
2 |
125 |
220 |
9.5 |
堵住 |
3 |
140 |
250 |
10.5 |
堵住 |
表4本发明实施例制备的油井堵漏液在10mm裂缝宽度承压能力测试结果
实施例 |
试验温度(℃) |
漏失量(mL) |
承压能力(MPa) |
堵漏效果 |
1 |
130 |
360 |
9 |
堵住 |
2 |
130 |
450 |
9.5 |
堵住 |
3 |
140 |
420 |
8.8 |
堵住 |
由以上实施例可以看出,本发明提供的油井堵漏液配方简单,粘度小,利于现场配制和施工,能够有效地抑制地层流体的侵污;在注入漏层后能形成很高的强度,抗温性强,能够提高地层承压能力;解决失返型漏失井的漏失问题,并能够提高一次堵漏成功率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。