一种调堵球及其制备方法

文档序号:9518529
一种调堵球及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种调堵球及其制备方法,属于细分注水技术领域。
【背景技术】
[0002] 辽河油田海南3断块受地理环境限制,多为大斜度井,所以转注后注水井井斜角 大,且多有套变、落物等情况,常规分注工艺无法实现有效分注,导致注水矛盾日益突出,通 过从井口投入调堵球,无需作业,不动管柱,利用调堵球封堵高渗层炮眼,能够达到调整吸 水剖面的效果。
[0003] 文章《投球调剖工艺技术研究》(孙同文、刘永安、牛宗奎、李会雄;《油田化学》 2003年01期)介绍了一种均质刚性调剖球,文章中记载"调剖球密度等同于注入水,能与 水同步运动,承受一定压差不变形,调剖球性能指标如下:剪切强度>28MPa(90°C);密度 1. 000-1. 100g;规格(直径)12、14、16mm;使用温度10-135°C(现场试验结果);有效期1 年"。
[0004]目前使用的调堵球主要存在以下不足:
[0005] 1)调堵球的密度精度低,目前只有3种密度,分别是接近于地面温度下纯水的密 度、略大于地面温度下纯水的密度、以及略轻于地面温度下纯水的密度;造成目前调堵球密 度精度低的主要原因是制作调堵球的高分子聚合物溶液混合不充分,导致调堵球密度均质 性差,同一批次的调堵球密度差异大;
[0006] 2)现有的调堵球抗剪切强度一般在28MPa左右,抗剪切强度低,例如辽河油田注 水井大部分井深在2000-3000米之间,井口注水压力多在lOMPa以上,静液柱压力与注水压 力之和超过调堵球抗剪切强度,导致注水初期措施见效,但有效期短,调堵球被水压压入炮 目艮,剪切破坏造成措施失效;
[0007] 3)现有的调堵球只有3种直径分别为12mm、14mm和16mm,针对一些特殊井(如稠 油转注井等,炮眼多在16_以上)无法满足注水要求。
[0008] 因此,提供一种高精密度和高强度的调堵球成为本领域亟待解决的问题。

【发明内容】

[0009] 为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种调堵球及其制备方法,该方法 解决了现有技术中制备调堵球时材料融合不好,存在缺陷的问题,使得最终制得的调堵球 具有密度精度高、强度高等性能优点。
[0010] 为达到上述目的,本发明提供了一种调堵球,以重量百分比计,其原料组成包括 10-15 %聚己内酰胺、15-20 %聚己二酰己二胺、65-80 %聚丙烯酰胺、1-1. 5 %纳米氧化钙和 2-3%增溶剂,各原料的百分比之和为100% ;更优选地,以重量百分比计,其原料组成中聚 己内酰胺、聚己二酰己二胺与聚丙烯酰胺的用量之和为95-97. 5%。
[0011] 早期制备调堵球时选用过氧化二乙丙苯作为填充剂,在制备过程中由于材料分解 温度的差异,导致过氧化二异丙苯在130°C左右气化,使得材料融合不好,调堵球内部产生 气泡,影响了调堵球的性能。
[0012] 本发明采用聚己内酰胺、聚己二酰己二胺和聚丙烯酰胺作为制备调堵球的原 料,避免了出现上述早期制备过程中产生的问题;同时将聚己内酰胺的用量比例控制 在10-15%、聚己二酰己二胺的用量比例控制在15-20%,聚丙烯酰胺的用量比例控制在 65-80%,避免了当聚己内酰胺及聚己二酰己二胺所占比例较高时,制得的调堵球出现硬度 大、脆性高(即调堵球受压时虽然表面不容易压出痕迹,但整体破碎强度低)的问题;而且, 也避免了当聚丙烯酰胺所占的比例较高时,制得的调堵球韧性过强(即调堵球虽然弹性变 形区间大,整体抗破碎能力强,但受压时表面硬度略低)的缺陷;同时,本发明中的QYL-300 增溶剂能够使聚合物溶解得更加均匀与充分;纳米氧化钙能够调节密度,针对不同矿化度 的注入水,能够生产出高密度精度的调堵球;采用本发明提供的技术方案得到的调堵球具 有最佳的表面硬度(30-40MPa)、抗剪切强度(80-100MPa)及较高的密度精度。
[0013] 在上述调堵球中,优选地,所述聚己内酰胺的粘均分子量为6-7万。
[0014] 在上述调堵球中,优选地,所述聚己二酰己二胺的粘均分子量为5-7万。
[0015] 在上述调堵球中,优选地,所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为1500-1800万,聚合度 为18-20万。
[0016] 在上述调堵球中,优选地,所述增溶剂为由深圳启扬龙科技有限公司生产的 QYL-300型增溶剂。
[0017] 在上述调堵球中,优选地,所述调堵球的密度为0. 9380-1. 0555g/cm3,更优选为 0. 9380-0. 9975g/cm3;密度精度为 0. 0002-0. 0005,更优选为 0. 0003。
[0018] 在上述调堵球中,优选地,所述调堵球的抗剪切强度为0-100MPa,更优选为 80-100MPa;表面硬度为30-40MPa;耐温温度为-15°C至150°C,更优选为-10°C至97°C。
[0019] 在上述调堵球中,优选地,所述调堵球的直径为10_20mm;更优选为10mm、12mm、 14mm、18mm或 20mm〇
[0020] 本发明还提供了一种制备上述调堵球的方法,其包括以下步骤:
[0021] a、将聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚丙烯酰胺、纳米氧化钙和增溶剂加入到反应 容器中,并在温度为230_260°C的条件下充分搅拌,得到混合物;
[0022] b、将所述混合物在温度为230-260°C的条件下,在2s内以115-125MPa的注入压力 注入到真空球形模具内,控制球形模具内的压力为20MPa;
[0023]c、将所述球形模具进行冷却后,打开模具得到调堵球。
[0024] 在上述方法中,优选地,在步骤b中,所述混合物是通过双螺杆挤出机注入到真空 球形模具内的。
[0025] 上述步骤b提供的注入压力,解决了因注入压力过小(<115MPa)导致调堵球内产 生气泡;以及因注入压力过大(>125MPa)导致物料挤出模具的问题。
[0026] 上述步骤b中,将混合物注入到真空球形模具内后,在对模具进行冷却的过程中, 温度的降低会使模具内的混合物发生收缩,此时要求将双螺杆挤出机的螺杆继续向前推 进,以使球形模具内的压力始终保持为20MPa,这样一方面能够补充由于材料收缩而腾出的 空间,另一方面能够防止调堵球在成型时易出现熔接线、凹陷、飞边等问题。
[0027] 在上述方法中,优选地,在步骤a结束后,步骤b开始前,该方法还包括将步骤a得 到的混合物浇注在模具内(可以为条形模具),冷却至室温(冷却至室温时,可以采用自然 冷却的方式进行冷却),然后加入机械中进行造粒,制备混合物粒料的步骤;该步骤可以大 批量制备混合物粒料,以备后续操作步骤使用,方便快捷。
[0028] 当需要大批量制备调堵球时,可以直接将制得的混合物粒料填入双螺杆挤出机 中,所述双螺杆挤出机内设加热系统,能够将混合物粒料加热至步骤b所设定的温度条件, 并在设定的注入压力和注入时间下,将混合物注入到真空球形模具内。
[0029] 在上述方法中,优选地,在步骤a中,所述温度为245°C。
[0030] 在上述方法中,优选地,在步骤b中,所述温度为245°C;所述注入压力为120MPa。
[0031] 在上述方法中,优选地,在步骤c中,冷却过程中始终保持球形模具内的压力为 20MPa〇
[0032] 在上述方法中,优选地,在步骤c中,对模具进行冷却时,采用循环冷却液将模具 冷却至145°C后,再自然冷却至少15分钟,采用这种冷却方式对调堵球进行冷却能够使调 堵球成型后表面更加光滑,整体热固效果好,整体抗压强度高。
[0033] 本发明的有益效果:
[0034] 本发明提供的调堵球具有密度精度高、强度高的特点,其应用于注水井的投球分 注工艺时,简单方便,效果明显,能够有效解决一些套变、套损严重的井、大斜度井等一些机 械分层效果不理想的水井的吸水剖面调节问题。
【具体实施方式】
[0035] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技 术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0036] 实施例
[0037] 本实施例提供了一种调堵球,以质量百分比计,该调堵球的原料组成包括聚己内 酰胺12.5% (粘均分子量为6-7万)、聚己二酰己二胺18.7% (粘均分子量为5-7万)、 65. 1%聚丙烯酰胺(粘均分子量为1500-1800万,聚合度为18万)、1. 26%纳米
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