一种高耐热油井用暂堵剂的制作方法

文档序号:17735484发布日期:2019-05-22 03:09阅读:295来源:国知局

本发明属于石油开采技术领域,具体涉及一种高耐热油井用暂堵剂。



背景技术:

低渗透油田石油地质储量丰富,开发潜力巨大。大多数低渗透储层在压裂改造后虽增产幅度较大,但产量仍然不高。近些年,各大油田均在压裂施工中采用段内多裂缝技术或是裂缝转向技术,加大对低渗储层的改造力度,将储层产量最大化。此项技术中起决定性作用的一类试剂即为暂堵剂。

暂堵剂,又称转向剂,是一种广泛应用于油田生产中的处理剂,现已成熟应用于现场施工作业中,包括:钻井、增产措施、固井、修井、洗井等。早在1936年就有学者提出了将水溶/油溶性的cacl2盐作为暂堵剂应用于油田作业中的方法,解决了早期压裂中传统分段转向技术设备量大、生产费用高、作业效率低等缺陷。近年研究的适用于油田压裂的暂堵剂为:惰性有机树脂、固体有机酸(如安息香酸)、遇酸溶胀的聚合物、惰性固体(硅粉、碳酸钙粉、岩盐、油溶性树脂、封堵小球)等,其中使用最广泛的为聚合物和封堵小球。聚合物型暂堵剂得益于其牢固的化学交联网络结构,封堵效果良好。它分为地下交联型和地面一次交联型。地下交联型暂堵剂存在的问题有:小剂量达不到所需压力,大剂量对地层造成新的伤害;虽可形成滤饼,但地下反应不稳定,达不到所需强度。地面一次交联的暂堵剂存在的问题有:黏度大、强度大,在地下很难形成滤饼,封堵效果不好,压裂液滤失量大。封堵小球的优点是封堵强度高,不易变形;但缺点是易脱落,如果嵌在炮眼处形成堵塞,还会因其不能自溶而难以解除。

目前,油田大多采用传统的热水循环冲砂施工工艺。热水循环冲砂施工工艺指向井内高速注入热水,靠水力作用将井底沉砂冲散悬浮,并借助高速上返的循环液流将冲散的砂子带到地面的施工工艺。油田开发后期,地层压力下降,地层亏空(注入剂的地下体积少于采出物的地下体积,是注采不平衡的表现)较严重,在作业冲砂时,井筒内液柱压力往往因大于地层压力而产生严重漏失,用水量亦随之增加,携砂能力减弱,后期生产时排液时间也必然增加。因此,这种工艺存在地层漏失量较大、生产时排液期较长、携砂能力较差、用水量较大等弊端。油田上使用过氧化氢等氧化剂及无机解堵剂用于注聚井解堵,见到一定效果。室内实验表明:在众多过氧化物中,过氧化氢稀溶液对聚合物及其衍生堵塞物的氧化降解的效果最好。但过氧化氢是一种不稳定的化合物,在现场应用中易于环境中的弱还原剂(如:亚铁离子、硫化氢等)发生反应,失去活性,不能达到有效的氧化、降解聚合物和其衍生堵塞物堵塞的目的。如遇到酸,会发生强烈的反应,迅速分解而放出氧气,造成火灾或爆炸。因此,如何改善传统暂堵剂力学性能,暂堵及恢复性能不佳的缺点,以获取更高综合性能的暂堵剂,是其推广与应用,满足工业生产需求亟待解决的问题。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题:针对目前传统油井所用暂堵剂的耐热性能、暂堵及恢复性能不佳的问题,提供一种高耐热油井用暂堵剂。

为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案是:

一种高耐热油井用暂堵剂,包括如下组分:7~12份异丙醇、3~7份硫代硫酸钠、4~8份添加剂、25~50份复合暂堵基料、10~15份辅助作用料。

所述复合暂堵基料的制备方法,包括如下步骤:

(1)取坡缕石粉碎过筛,收集过筛颗粒按质量比1:8~14加入盐酸混合,于65~80℃,保温搅拌,过滤,收集滤渣按质量比1:8~14加入试剂a混合,升温至85~95℃,保温,冷却,过滤,取滤饼水洗,干燥,得干燥物,按质量比6~10:3:1:1取干燥物、聚乙烯醇、表面活性剂、球磨介质混合,球磨,得球磨料,按重量份数计,取25~40份球磨料、12~20份二甲基乙酰胺、4~8份甲基硅酸钠、60~80份水混合,通氮气保护,于100~110℃,搅拌,冷却,离心,收集离心物,得预处理坡缕石;

(2)按重量份数计,取30~50份间苯二甲酸、20~30份新戊二醇、1~4份没食子酸混合,于155~165℃保温反应,降温至100~120℃,加入间苯二甲酸质量12~18%的乙二醇、间苯二甲酸质量4~8%的延胡索酸混合,保温反应,升温至130~150℃,搅拌,降温至75~95℃,加入间苯二甲酸质量3%的对苯二酚、间苯二甲酸质量20%的苯乙烯混合,保温反应,得自制聚酯树脂,按质量比7~13:5:1取预处理坡缕石、自制聚酯树脂、助剂混合,剪切分散,于40~55℃保温,即得复合暂堵基料。

所述步骤(1)中的试剂a:按质量比15~25:7取双氧水、nh4cl溶液混合,即得试剂a。

所述步骤(1)中的表面活性剂:按质量比7:1~3取十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱混合,即得表面活性剂。

所述步骤(1)中的球磨介质:按质量比1:3~7取丙酮、乙醇溶液混合,即得球磨介质。

所述步骤(2)中的助剂:按质量比6~10:5:1取癸烯、硬脂酸镁、微晶石蜡混合,即得助剂。

所述辅助作用料的制备:按质量份数计,取4~8份结冷胶、20~35份试剂b、4~8份硝酸纤维处理料、1~4份碳酸氢钠、10~15份碳酸氢钙,先于28~35℃,取试剂b、碳酸氢钠、碳酸氢钙于混料机混合搅拌,升温至45~65℃,加入结冷胶、硝酸纤维处理料混合搅拌,即得辅助作用料。

所述试剂b:按质量比13~25:4取pbs缓冲液、碳酸氢铵混合,即得试剂b。

所述硝酸纤维处理料:按质量比5~8:1:1:25取硝酸纤维、op-10、柠檬酸三乙酯、水混合搅拌,过滤,取滤渣干燥,即得硝酸纤维处理料。

所述添加剂:按质量比3~7:2:1取聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素混合,即得添加剂。

本发明与其他方法相比,有益技术效果是:

(1)本发明对坡缕石进行酸浸处理,再利用偏酸性的双氧水、氯化铵混液试剂a进行氧化,再通过阳离子表面活性剂及两性离子表面活性剂复配提高其表面活性,可很好的增加坡缕石表面的阳离子密度,形成阳离子聚合物,并通过其表面阳离子聚合物对体系中的阴离子进行捕捉,使其均匀分布在表面,在使用时可提高油井内暂堵的稳定性,并且,进一步地,在油井内高温作用下,阳离子聚合物可发生分解,产生的氨气、二氧化碳气体可去除表面的极性基团,并在其表面产生孔隙,逐渐达到疏通的效果,而复合辅料中加入了较多的碳酸氢钙,在受热过程中,也可分解产生二氧化碳及微小粒径的碳酸钙填充于本暂堵体系,产生提高热阻的作用,并且在改善耐热性能时,能够延长暂堵作用效果;

(2)本发明利用对间二甲酸和新戊二醇等为原料制自制聚酯树脂,其中间苯二甲酸空间位阻大、结构对称性好、晶须倾向大等特点,提高自制聚酯树脂的耐热性,而没食子酸在高温下可热解产生游离性芳香环并被分散于自制聚酯树脂中,能够进一步提高聚酯树脂的耐热性,而添加剂及结冷胶等成分又可在实现封堵后,吸附油井中的岩屑,并附着于体系表面,阻碍钻进液进入岩石孔隙或裂缝,当吸附达到一定浓度后,在体系内部形成胶束聚合物,从而增强封堵结构的力学性能,进一步提高暂堵效果,而随着温度的升高及长时间的作用,可将其内部的粘性物质软化,降低粘性及内部力学性能,并配合内部产生的气体,以达到解除封堵的效果;

(3)本发明所制暂堵剂在油田使用-对存在大漏失通道的地层进行封堵时,在压差及温度作用下,本暂堵剂受热体积越来越大,在漏失通道进行快速架桥,分解了液柱压力,小一级的暂堵剂粒子继续变形进入变窄的喉道或架桥或充填,封堵大漏失通道,同时,由于流动速度降低,体系粘度增大,能够更好地封堵地层,随着温度的升高及长时间的作用,可将其内部的粘性物质软化,降低粘性及内部力学性能,并配合内部产生的气体,以达到解除封堵的效果又可更好地提供高耐热性能、暂堵及恢复效果。

具体实施方式

表面活性剂:按质量比7:1~3取十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱混合,即得表面活性剂。

球磨介质:按质量比1:3~7取丙酮、体积分数为70%的乙醇溶液混合,即得球磨介质。

添加剂:按质量比3~7:2:1取聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素混合,即得添加剂。

试剂a:按质量比15~25:7取质量分数为10%的双氧水、质量分数为15%的nh4cl溶液混合,即得试剂a。

试剂b:按质量比13~25:4取ph值为7.8~8.2的pbs缓冲液、碳酸氢铵混合,即得试剂b。

助剂:按质量比6~10:5:1取癸烯、硬脂酸镁、微晶石蜡混合,即得助剂。

硝酸纤维处理料:按质量比5~8:1:1:25取含氮量为12.1~14.1%的硝酸纤维、op-10、柠檬酸三乙酯、水混合,以500~800r/min磁力搅拌40~60min,过滤,取滤渣于65~80℃烘箱干燥4~8h,即得硝酸纤维处理料。

复合暂堵基料的制备方法,包括如下步骤:

(1)取坡缕石于粉碎机粉碎,过80目筛,收集过筛颗粒按质量比1:8~14加入质量分数为12%盐酸于反应釜混合,于65~80℃,以400~700r/min保温搅拌40~60min,过滤,收集滤渣按质量比1:8~14加入试剂a混合,升温至85~95℃,保温40~60min,自然冷却至室温,过滤,取滤饼用水洗涤2~4次后,于90~100℃烘箱烘干3~5h,得干燥物,按质量比6~10:3:1:1取干燥物、聚乙烯醇、表面活性剂、球磨介质于球磨罐混合,以350~550r/min球磨1~3h,得球磨料,按重量份数计,取25~40份球磨料、12~20份二甲基乙酰胺、4~8份甲基硅酸钠、60~80份水于反应釜混合,通氮气保护,于100~110℃,以500~800r/min搅拌6~10h,自然冷却至室温,移至离心机,以3000~4000r/min离心7~14min,收集离心物,得预处理坡缕石;

(2)按重量份数计,取30~50份间苯二甲酸、20~30份新戊二醇、1~4份没食子酸于反应釜混合,于155~165℃保温反应1~3h,自然降温至100~120℃,加入间苯二甲酸质量12~18%的乙二醇、间苯二甲酸质量4~8%的延胡索酸混合,保温反应1~2h,升温至130~150℃,以500~800r/min搅拌40~60min,自然降温至75~95℃,加入间苯二甲酸质量3%的对苯二酚、间苯二甲酸质量20%的苯乙烯混合,保温反应1~3h,得自制聚酯树脂,按质量比7~13:5:1取预处理坡缕石、自制聚酯树脂、助剂混合,以2000~3000r/min剪切分散7~13min,于40~55℃保温40~60min,即得复合暂堵基料。

辅助作用料的制备:按质量份数计,取4~8份结冷胶、20~35份试剂b、4~8份硝酸纤维处理料、1~4份碳酸氢钠、10~15份碳酸氢钙,先于28~35℃,取试剂b、碳酸氢钠、碳酸氢钙于混料机混合,以500~800r/min搅拌40~60min,升温至45~65℃,加入结冷胶、硝酸纤维处理料混合,以800~1200r/min磁力搅拌1~3h,即得辅助作用料。

一种高耐热油井用暂堵剂,按质量份数计,包括如下组分:7~12份异丙醇、3~7份硫代硫酸钠、4~8份添加剂、25~50份复合暂堵基料、10~15份辅助作用料。

实施例1

表面活性剂:按质量比7:1取十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱混合,即得表面活性剂。

球磨介质:按质量比1:3取丙酮、体积分数为70%的乙醇溶液混合,即得球磨介质。

添加剂:按质量比3:2:1取聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素混合,即得添加剂。

试剂a:按质量比15:7取质量分数为10%的双氧水、质量分数为15%的nh4cl溶液混合,即得试剂a。

试剂b:按质量比13:4取ph值为7.8~8.2的pbs缓冲液、碳酸氢铵混合,即得试剂b。

助剂:按质量比6:5:1取癸烯、硬脂酸镁、微晶石蜡混合,即得助剂。

硝酸纤维处理料:按质量比5:1:1:25取含氮量为12.1%的硝酸纤维、op-10、柠檬酸三乙酯、水混合,以500r/min磁力搅拌40min,过滤,取滤渣于65℃烘箱干燥4h,即得硝酸纤维处理料。

复合暂堵基料的制备方法,包括如下步骤:

(1)取坡缕石于粉碎机粉碎,过80目筛,收集过筛颗粒按质量比1:8加入质量分数为12%盐酸于反应釜混合,于65℃,以400r/min保温搅拌40min,过滤,收集滤渣按质量比1:8加入试剂a混合,升温至85℃,保温40min,自然冷却至室温,过滤,取滤饼用水洗涤2次后,于90℃烘箱烘干3h,得干燥物,按质量比6:3:1:1取干燥物、聚乙烯醇、表面活性剂、球磨介质于球磨罐混合,以350r/min球磨1h,得球磨料,按重量份数计,取25份球磨料、12份二甲基乙酰胺、4份甲基硅酸钠、60份水于反应釜混合,通氮气保护,于100℃,以500r/min搅拌6h,自然冷却至室温,移至离心机,以3000r/min离心7min,收集离心物,得预处理坡缕石;

(2)按重量份数计,取30份间苯二甲酸、20份新戊二醇、1份没食子酸于反应釜混合,于155℃保温反应1h,自然降温至100℃,加入间苯二甲酸质量12%的乙二醇、间苯二甲酸质量4%的延胡索酸混合,保温反应1h,升温至130℃,以500r/min搅拌40min,自然降温至75℃,加入间苯二甲酸质量3%的对苯二酚、间苯二甲酸质量20%的苯乙烯混合,保温反应1h,得自制聚酯树脂,按质量比7:5:1取预处理坡缕石、自制聚酯树脂、助剂混合,以2000r/min剪切分散7min,于40℃保温40min,即得复合暂堵基料。

辅助作用料的制备:按质量份数计,取4份结冷胶、20份试剂b、4份硝酸纤维处理料、1份碳酸氢钠、10份碳酸氢钙,先于28℃,取试剂b、碳酸氢钠、碳酸氢钙于混料机混合,以500r/min搅拌40min,升温至45℃,加入结冷胶、硝酸纤维处理料混合,以800r/min磁力搅拌1h,即得辅助作用料。

一种高耐热油井用暂堵剂,按质量份数计,包括如下组分:7份异丙醇、3份硫代硫酸钠、4份添加剂、25份复合暂堵基料、10份辅助作用料。

实施例2

表面活性剂:按质量比7:2取十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱混合,即得表面活性剂。

球磨介质:按质量比1:5取丙酮、体积分数为70%的乙醇溶液混合,即得球磨介质。

添加剂:按质量比5:2:1取聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素混合,即得添加剂。

试剂a:按质量比20:7取质量分数为10%的双氧水、质量分数为15%的nh4cl溶液混合,即得试剂a。

试剂b:按质量比19:4取ph值为8.0的pbs缓冲液、碳酸氢铵混合,即得试剂b。

助剂:按质量比8:5:1取癸烯、硬脂酸镁、微晶石蜡混合,即得助剂。

硝酸纤维处理料:按质量比7:1:1:25取含氮量为13.1%的硝酸纤维、op-10、柠檬酸三乙酯、水混合,以650r/min磁力搅拌50min,过滤,取滤渣于70℃烘箱干燥6h,即得硝酸纤维处理料。

复合暂堵基料的制备方法,包括如下步骤:

(1)取坡缕石于粉碎机粉碎,过80目筛,收集过筛颗粒按质量比1:11加入质量分数为12%盐酸于反应釜混合,于75℃,以550r/min保温搅拌50min,过滤,收集滤渣按质量比1:11加入试剂a混合,升温至90℃,保温50min,自然冷却至室温,过滤,取滤饼用水洗涤3次后,于95℃烘箱烘干4h,得干燥物,按质量比8:3:1:1取干燥物、聚乙烯醇、表面活性剂、球磨介质于球磨罐混合,以450r/min球磨2h,得球磨料,按重量份数计,取30份球磨料、16份二甲基乙酰胺、6份甲基硅酸钠、70份水于反应釜混合,通氮气保护,于105℃,以650r/min搅拌8h,自然冷却至室温,移至离心机,以3500r/min离心10min,收集离心物,得预处理坡缕石;

(2)按重量份数计,取40份间苯二甲酸、25份新戊二醇、3份没食子酸于反应釜混合,于160℃保温反应2h,自然降温至110℃,加入间苯二甲酸质量16%的乙二醇、间苯二甲酸质量6%的延胡索酸混合,保温反应1.5h,升温至140℃,以650r/min搅拌50min,自然降温至85℃,加入间苯二甲酸质量3%的对苯二酚、间苯二甲酸质量20%的苯乙烯混合,保温反应2h,得自制聚酯树脂,按质量比10:5:1取预处理坡缕石、自制聚酯树脂、助剂混合,以2500r/min剪切分散10min,于50℃保温50min,即得复合暂堵基料。

辅助作用料的制备:按质量份数计,取6份结冷胶、30份试剂b、6份硝酸纤维处理料、2份碳酸氢钠、12份碳酸氢钙,先于31℃,取试剂b、碳酸氢钠、碳酸氢钙于混料机混合,以650r/min搅拌50min,升温至55℃,加入结冷胶、硝酸纤维处理料混合,以1000r/min磁力搅拌2h,即得辅助作用料。

一种高耐热油井用暂堵剂,按质量份数计,包括如下组分:10份异丙醇、5份硫代硫酸钠、6份添加剂、35份复合暂堵基料、12份辅助作用料。

实施例3

表面活性剂:按质量比7:3取十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱混合,即得表面活性剂。

球磨介质:按质量比1:7取丙酮、体积分数为70%的乙醇溶液混合,即得球磨介质。

添加剂:按质量比7:2:1取聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素混合,即得添加剂。

试剂a:按质量比25:7取质量分数为10%的双氧水、质量分数为15%的nh4cl溶液混合,即得试剂a。

试剂b:按质量比25:4取ph值为7.8~8.2的pbs缓冲液、碳酸氢铵混合,即得试剂b。

助剂:按质量比10:5:1取癸烯、硬脂酸镁、微晶石蜡混合,即得助剂。

硝酸纤维处理料:按质量比8:1:1:25取含氮量为14.1%的硝酸纤维、op-10、柠檬酸三乙酯、水混合,以800r/min磁力搅拌60min,过滤,取滤渣于80℃烘箱干燥8h,即得硝酸纤维处理料。

复合暂堵基料的制备方法,包括如下步骤:

(1)取坡缕石于粉碎机粉碎,过80目筛,收集过筛颗粒按质量比1:14加入质量分数为12%盐酸于反应釜混合,于80℃,以700r/min保温搅拌60min,过滤,收集滤渣按质量比1:14加入试剂a混合,升温至95℃,保温60min,自然冷却至室温,过滤,取滤饼用水洗涤4次后,于100℃烘箱烘干5h,得干燥物,按质量比10:3:1:1取干燥物、聚乙烯醇、表面活性剂、球磨介质于球磨罐混合,以550r/min球磨3h,得球磨料,按重量份数计,取40份球磨料、20份二甲基乙酰胺、8份甲基硅酸钠、80份水于反应釜混合,通氮气保护,于110℃,以800r/min搅拌10h,自然冷却至室温,移至离心机,以4000r/min离心14min,收集离心物,得预处理坡缕石;

(2)按重量份数计,取50份间苯二甲酸、30份新戊二醇、4份没食子酸于反应釜混合,于165℃保温反应3h,自然降温至120℃,加入间苯二甲酸质量18%的乙二醇、间苯二甲酸质量8%的延胡索酸混合,保温反应2h,升温至150℃,以800r/min搅拌60min,自然降温至95℃,加入间苯二甲酸质量3%的对苯二酚、间苯二甲酸质量20%的苯乙烯混合,保温反应3h,得自制聚酯树脂,按质量比13:5:1取预处理坡缕石、自制聚酯树脂、助剂混合,以3000r/min剪切分散13min,于55℃保温60min,即得复合暂堵基料。

辅助作用料的制备:按质量份数计,取8份结冷胶、35份试剂b、8份硝酸纤维处理料、4份碳酸氢钠、15份碳酸氢钙,先于35℃,取试剂b、碳酸氢钠、碳酸氢钙于混料机混合,以800r/min搅拌60min,升温至65℃,加入结冷胶、硝酸纤维处理料混合,以1200r/min磁力搅拌3h,即得辅助作用料。

一种高耐热油井用暂堵剂,按质量份数计,包括如下组分:12份异丙醇、7份硫代硫酸钠、8份添加剂、50份复合暂堵基料、15份辅助作用料。

对比例1:与实施例1的制备方法基本相同,唯有不同的是缺少复合暂堵基料。对比例2:与实施例1的制备方法基本相同,唯有不同的是缺少辅助作用料。

对比例3:合肥市某公司生产的高耐热油井用暂堵剂。

将实施例与对比例所得高耐热油井用暂堵剂按照sy-t5277-2000进行测试,测试结果如表1所示:

表1:

综合上述,本发明所得的高耐热油井用暂堵剂暂堵性较高且耐热性较好,相比于市售产品效果更好,值得大力推广。

以上所述仅为本发明的较佳方式,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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