一種高強(qiáng)度油氣井暫堵劑、制備及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高強(qiáng)度油氣井暫堵劑、制備及其應(yīng)用。所述油氣井暫堵劑主要由如下成分經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)制備而成：稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料，所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的質(zhì)量比為2.5～3∶1.3～2∶2.8～3∶1.7～2；優(yōu)選為3∶2∶3∶2。本發(fā)明的油井暫堵劑具有如下優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，形成濾餅，可溶性好，有利于返排，方法操作簡(jiǎn)單，時(shí)間可控。
【專利說明】一種高強(qiáng)度油氣井暫堵劑、制備及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油領(lǐng)域，具體說，涉及一種高強(qiáng)度油氣井暫堵劑、制備及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]斜直井多個(gè)層進(jìn)行分層壓裂改造時(shí)，通常使用投球滑套+封隔器來實(shí)現(xiàn)，改造效率低下，一段工具只能改造一個(gè)層位；由于工具本身的原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)滑套打不開導(dǎo)致多數(shù)層位無法改造；下入工具數(shù)量越多，下入風(fēng)險(xiǎn)和施工風(fēng)險(xiǎn)大。
[0003]水平井多段壓裂時(shí)，采用投球滑套+封隔器來實(shí)現(xiàn)。同樣存在斜直井分層壓裂的問題。如圖1、圖2所示。
[0004]因此，迫切需要發(fā)明一種新的分層/分段壓裂方式，提高壓裂改造效率與壓后效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種高強(qiáng)度油氣井暫堵劑。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供所述油氣井暫堵劑的制備方法。
[0007]本發(fā)明的再一目的在于提供所述油氣井暫堵劑在油氣井暫堵處理中的應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明的又一目的在于提供應(yīng)用本發(fā)明所述油氣井暫堵劑對(duì)油氣井暫堵的處理方法。
[0009]為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了高強(qiáng)度油氣井暫堵劑，所述油氣井暫堵劑主要由如下成分經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)制備而成:稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料，所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的質(zhì)量比為2.5~3:1.3~2:2.8~3:1.7~2。
[0010]其中進(jìn)一步優(yōu)選為所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的重量比為3:2:3:2。
[0011]根據(jù)本發(fā)明所述的油氣井暫堵劑，所述稠化劑為香豆膠與聚丙烯酰胺按質(zhì)量4:6的比例混合而成；所述分散劑為聚乙烯蠟；所述膠合劑為糊精；所述耐溫材料為碳化硼。
[0012]其中所述的香豆膠、聚丙烯酰胺、聚乙烯蠟、糊精、碳化硼均為本領(lǐng)域常規(guī)試劑，使用現(xiàn)有技術(shù)中本領(lǐng)域慣用的上述市售試劑即可，譬如，本發(fā)明優(yōu)選使用的是:
[0013]所述香豆膠可以為深圳江源商貿(mào)有限公司、湖北興眾誠科技有限公司或鄭州誠旺化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)的香豆膠；
[0014]所述聚丙烯酰胺可以為陰離子聚丙烯酰胺，譬如分子量1600-2000萬的陰離子聚丙烯酰胺，再譬如聊城市長(zhǎng)龍化工原料有限公司生產(chǎn)的陰離子聚丙烯酰胺；
[0015]所述聚乙烯蠟通常為白色超細(xì)粉末，熔點(diǎn)115°C，粒度(0ν50)5-6μπι，譬如為南京天詩新材料科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)PEW-0251的聚乙烯蠟；
[0016]所述的糊精譬如為鄭州銀鶴糊精有限公司生產(chǎn)；
[0017]所述碳化硼通常為相對(duì)密度2.52，莫氏硬度9.3，熔點(diǎn)2350攝氏度，譬如為鄭州市金石耐材有限公司生產(chǎn)的碳化硼。
[0018]根據(jù)本發(fā)明所述的油氣井暫堵劑，所述交聯(lián)反應(yīng)為在150-200°C條件下，30_45MPa壓力容器內(nèi)反應(yīng)3小時(shí)。
[0019]另一方面，本發(fā)明還提供了本發(fā)明所述油氣井暫堵劑的制備方法，所述方法包括將如下主要成分進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng):稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料，所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的質(zhì)量比為2.5~3:1.3~2:2.8~3:1.7~2。
[0020]其中進(jìn)一步優(yōu)選所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的重量比為3:2:3:2。
[0021]再一方面，本發(fā)明還提供了本發(fā)明所述油氣井暫堵劑在油氣井暫堵處理中的應(yīng)用。
[0022]又一方面，本發(fā)明還提供了應(yīng)用本發(fā)明所述油氣井暫堵劑對(duì)油氣井暫堵的處理方法，所述方法包括如下步驟:將所述油氣井暫堵劑注入地層，所述暫堵劑在地層繼續(xù)交聯(lián)反應(yīng)，形成濾餅。
[0023]本發(fā)明的暫堵劑受壓差控制，再注入過程中沒有壓差變化，當(dāng)進(jìn)入裂縫后，提高施工排量，形成壓差，隨之形成濾餅。
[0024]本發(fā)明的油氣井暫堵劑的實(shí)施方法是在施工過程中實(shí)時(shí)地向地層中加入該暫堵劑，該劑為粘彈性的固體小顆粒，遵循流體向阻力最小方向流動(dòng)的原則，暫堵劑顆粒進(jìn)入地層中的裂縫或高滲透層，在高滲透帶產(chǎn)生濾餅橋堵，可以形成高于裂縫破裂壓力的壓差值，使后續(xù)工作液不能向裂縫和高滲透帶進(jìn)入，從而壓裂液進(jìn)入高應(yīng)力區(qū)或新裂縫層，促使新縫的產(chǎn)生和支撐劑的鋪置變化。產(chǎn)生橋堵的暫堵劑在施工完成后溶于地層水或壓裂液，不對(duì)地層產(chǎn)生污染。
[0025]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，所述地層為井溫30_150°C儲(chǔ)層。
[0026]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，所述交聯(lián)反應(yīng)為施工排量提高時(shí)的膨脹膠結(jié)快速形成濾餅。
[0027]對(duì)不同儲(chǔ)層特性、不同封堵控制的作用，經(jīng)過擬合計(jì)算確定本發(fā)明的油氣井暫堵劑針對(duì)不同儲(chǔ)層的有效用量。通過特殊工藝技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)支撐劑均勻分布在裂縫中、控制裂縫延伸有效長(zhǎng)度、實(shí)現(xiàn)多裂縫的形成、實(shí)現(xiàn)裂縫轉(zhuǎn)向等。
[0028]暫堵劑用量計(jì)算
[0029]1)原則
[0030]①平面上的轉(zhuǎn)向:暫堵劑的用量是所形成的壓差滿足地層最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力的差值的函數(shù)。
[0031]②多裂縫的原則:區(qū)塊的破裂壓力與前次縫開啟壓力的差值的函數(shù)。
[0032]③縱向上的控制:剖面上最小主應(yīng)力差值的函數(shù)。
[0033]2)暫堵劑用量計(jì)算公式
[0034]Rcake= Δρ/μ u
[0035]式中:R。-為濾餅阻力，m-1 ；Δρ為濾餅兩側(cè)的壓降；μ為攜帶液粘度；u為流過濾餅的曲積流量。
[0036]定義一特定的濾餅阻力α，則:
[0037]α =1/pdiv (1-φεΛε) Kcake
[0038]從而可求出通過濾餅的壓降為:
[0039]Δρ=α μ UCdivP divV/A
[0040]式中:P div為轉(zhuǎn)向顆粒的密度，Kg/m3 ； Φ cake為濾餅的孔隙度；Keake為濾餅滲透率；Cdiv為轉(zhuǎn)向顆粒的濃度，Hi3顆粒/m3溶液；V為注入轉(zhuǎn)向液的總體積，m3 ；A為濾餅的表面積。
[0041]通過濾餅的Darcy定律可得:
[0042]Λ P= μ Lu/Kcake
[0043]濾餅厚度L與注入劑的液量關(guān)系為:
[0044]L=CdivV/(1-Φε-)Α
[0045]濾餅阻力R。-和特定的濾餅阻力α的關(guān)系為:
[0046]Rcake=^Cdiv P divV/A
[0047]濾餅增長(zhǎng)的方程式為:
[0048]d P Jdt=2 π Kjhj Δ P/u [In (re/rw) +Sj+2 π KjhjRcakeA] X c' div/Aj
[0049]在一定的用量范圍內(nèi)(3_5kg)，可以使支撐劑均勻分布在裂縫中；
[0050]在一定的用量范圍內(nèi)(8-10kg)，可以控制裂縫的有效縫長(zhǎng)；
[0051]在一定的用量范圍內(nèi)(15_20kg)，在加砂中或二次加砂前，可以形成多裂縫；
[0052]在一定的用量范圍內(nèi)(50_100kg)，可以形成新的裂縫，在地應(yīng)力決定條件下，可以使裂縫方向發(fā)生變化。
[0053]具體而言，暫堵劑投送可以參照現(xiàn)有技術(shù)其他暫堵劑的投送方法，譬如可以為以下二種投送方式:
[0054]暫堵劑投送方法I及步驟:
[0055]使用混砂車等現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，裂縫加砂壓裂頂替結(jié)束后，停泵，關(guān)閉井口油管閘門，打開放噴管線閘門，地面高壓管線泄壓；
[0056]將暫堵劑裝入軟管線，與混砂車排出口連接；
[0057]關(guān)閉全部混砂車向低壓管匯供液閥門；
[0058]打開旋塞閥和混砂車排出閥門，混砂車平緩加壓將暫堵劑完全推進(jìn)高壓管匯，關(guān)閉旋塞閥和混砂車排出口閥門；
[0059]關(guān)閉放噴管線閘門，打開井口油管閘門，啟動(dòng)I臺(tái)壓裂車以0.5-1.0mVmin排量將暫堵劑由地面管線送入井筒，然后啟動(dòng)其他壓裂車，用前次裂縫的裂縫加砂壓裂頂替量以1.5-2.0mVmin排量將暫堵劑送到裂縫位置，按設(shè)計(jì)進(jìn)行下條裂縫施工。
[0060]暫堵劑投送方法2及步驟:
[0061]使用水泥車等現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，裂縫加砂壓裂頂替結(jié)束后，停泵，關(guān)閉井口油管閘門，打開放噴管線閘門，地面高壓管線泄壓。關(guān)閉閥門；
[0062]將暫堵劑裝入軟管線，分別與水泥車排出口(通過泵液電機(jī)連接)和旋塞閥連接；
[0063]打開旋塞閥；
[0064]水泥車供液(活性水)，啟動(dòng)供液電機(jī)，加大油門平緩加壓將暫堵劑完全推進(jìn)至井口高壓管線，關(guān)閉旋塞閥；
[0065]關(guān)閉放噴管線閘門，打開閥門和井口油管閘門，啟動(dòng)I臺(tái)壓裂車以0.5-1.0m3/min排量將暫堵劑由地面管線送入井筒，然后啟動(dòng)其他壓裂車，用前次裂縫的頂替量以
1.5-2.0mVmin排量將暫堵劑送到裂縫位置，按設(shè)計(jì)進(jìn)行下條裂縫施工。
[0066]綜上所述，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度油井暫堵劑、制備及其應(yīng)用。本發(fā)明的高強(qiáng)度油井暫堵劑由稠化劑、分散劑、膠合劑、耐溫材料，按照比例，在地面高溫高壓下通過交聯(lián)反應(yīng)以及物理法的勢(shì)能活化得到的顆粒型暫堵劑。一次交聯(lián)是在生產(chǎn)時(shí)完成物化反應(yīng)，形成顆粒，在應(yīng)用時(shí)，顆粒隨液體進(jìn)入炮眼和裂縫后，在壓力差下獲得勢(shì)能后繼續(xù)反應(yīng)交聯(lián)，形成高強(qiáng)度的濾餅。從而具備顆粒性的高強(qiáng)度，又具備了交聯(lián)型堵劑的好封堵率。具備了用量少，形成壓差大，壓后完全溶解無污染的特點(diǎn)。本發(fā)明的油井暫堵劑具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0067]強(qiáng)度高:具有很高的承壓能力。
[0068]形成濾餅:在地層可以形成濾餅，封堵率高，封堵效果好。
[0069]可溶性好:在工作液中可以完全溶解，不造成新的傷害。
[0070]有利于返排:內(nèi)含表面活性劑，有利于助排。
[0071]方法操作簡(jiǎn)單:投入方法簡(jiǎn)單，不會(huì)給壓裂設(shè)備帶來新的負(fù)擔(dān)。
[0072]時(shí)間可控:所需的壓力和封堵時(shí)間，可以通過應(yīng)用量劑大小、成分組成、顆粒大小控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0073]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中斜直井暫堵劑分層壓裂與常規(guī)分層壓裂的對(duì)比示意圖；
[0074]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中水平井多段多縫體積壓裂與常規(guī)分段壓裂的對(duì)比示意圖；
[0075]圖3是制備實(shí)施例1產(chǎn)品60°C下溶解曲線；
[0076]圖4是制備實(shí)施例1產(chǎn)品80°C下溶解曲線；
[0077]圖5是制備實(shí)施例1產(chǎn)品100°C下溶解曲線；
[0078]圖6是制備實(shí)施例1產(chǎn)品120°C下溶解曲線；
[0079]圖7是應(yīng)用實(shí)施例1產(chǎn)品對(duì)人造巖心封堵狀況電鏡掃描圖片；
[0080]圖8為應(yīng)用實(shí)施例1的效果圖；
[0081]圖9為應(yīng)用實(shí)施例1的壓裂壓后求產(chǎn)曲線；
[0082]圖10、圖11為應(yīng)用實(shí)施例2的暫堵分層體積壓裂井下微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果及壓裂改造體積擬合示意圖；
[0083]圖12為應(yīng)用實(shí)施例3的加砂壓裂施工曲線；
[0084]圖13為應(yīng)用實(shí)施例3的裂縫監(jiān)測(cè)解釋結(jié)果，即壓裂裂縫分布圖；
[0085]圖14為應(yīng)用實(shí)施例3的壓后生產(chǎn)曲線； [0086]圖15為應(yīng)用實(shí)施例4的加砂壓裂施工曲線；
[0087]圖16為應(yīng)用實(shí)施例4的裂縫監(jiān)測(cè)解釋結(jié)果，即壓裂裂縫分布圖；
[0088]圖17為應(yīng)用實(shí)施例4的壓后生產(chǎn)曲線；
[0089]圖18為應(yīng)用實(shí)施例4的套壓下降速率曲線；
[0090]圖19為應(yīng)用實(shí)施例4的單位壓降采氣量曲線；
[0091]圖20為應(yīng)用實(shí)施例4的產(chǎn)量-套壓關(guān)系曲線；
[0092]圖21為應(yīng)用實(shí)施例4的常規(guī)水平井的產(chǎn)量-套壓關(guān)系曲線；
[0093]圖22為應(yīng)用實(shí)施例5的加砂壓裂施工曲線；
[0094]圖23為應(yīng)用實(shí)施例5的井下微地震裂縫監(jiān)測(cè)圖；
[0095]圖24為應(yīng)用實(shí)施例5的空井筒段段內(nèi)多縫體積壓裂壓后生產(chǎn)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0096]以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施過程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)，不作為對(duì)本案可實(shí)施范圍的限定。
[0097]制備實(shí)施例1
[0098]物料比例:稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料，所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的質(zhì)量比為3:2:3:2。
[0099]所述稠化劑為香豆膠與聚丙烯酰胺按質(zhì)量4:6的比例混合而成；所述分散劑為聚乙烯蠟；所述膠合劑為糊精，所述糊精稀釋到3%時(shí)粘度為20mpa.s ;所述耐溫材料為碳化硼。
[0100]將上述成分混合后，在180°C條件下，30-45MPa壓力容器內(nèi)反應(yīng)3小時(shí)。
[0101]所得暫堵劑的溶解性能如圖3-圖6所示。
[0102]制備實(shí)施例2
[0103]物料比例:稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料，所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的質(zhì)量比為2.5:1.3:2.8:1.7。
[0104]所述稠化劑為香豆膠與聚丙烯酰胺按質(zhì)量4:6的比例混合而成；所述分散劑為聚乙烯蠟；所述膠合劑為糊精，所述糊精稀釋到2.5%時(shí)粘度為17mpa.s ;所述耐溫材料為碳化硼。
[0105]將上述成分混合后，在200°C條件下，30_45MPa壓力容器內(nèi)反應(yīng)3小時(shí)。
[0106]制備實(shí)施例3
[0107]物料比例:稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料，所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的質(zhì)量比為2.5:2:2.9:1.8。
[0108]所述稠化劑為香豆膠與聚丙烯酰胺按質(zhì)量4:6的比例混合而成；所述分散劑為聚乙烯蠟；所述膠合劑為糊精，所述糊精稀釋到2.7%時(shí)粘度為18.4mpa.s ;所述耐溫材料為碳化硼。
[0109]將上述成分混合后，在150°C條件下，30_45MPa壓力容器內(nèi)反應(yīng)3小時(shí)。
[0110]現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)施例,使用制備實(shí)施例1產(chǎn)品，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用:
[0111]應(yīng)用實(shí)施例1:
[0112]裸眼完井斜井，目的層凝灰?guī)r，天然裂縫發(fā)育，暫堵分層網(wǎng)絡(luò)壓裂。結(jié)果如圖8、圖9及表1所示。對(duì)人造巖心封堵狀況如圖7所示。
[0113]表1
[0114]
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度油氣井暫堵劑，其特征在于，所述油氣井暫堵劑主要由如下成分經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)制備而成:稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料，所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的質(zhì)量比為2.5~3:1.3~2:2.8~3:1.7~2 ;優(yōu)選為3:2:3:2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井暫堵劑，其特征在于，所述稠化劑為香豆膠與聚丙烯酰胺按質(zhì)量4:6的比例混合而成；所述分散劑為聚乙烯蠟；所述膠合劑為糊精；所述耐溫材料為碳化硼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣井暫堵劑，其特征在于，所述糊精稀釋到2.5%-3%時(shí)粘度為 17-20mpa.S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的油氣井暫堵劑，其特征在于，所述交聯(lián)反應(yīng)為150-200°C條件下，30-45MPa壓力容器內(nèi)反應(yīng)3小時(shí)。
5.權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)所述油氣井暫堵劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括將如下主要成分進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng):稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料，所述稠化劑、分散劑、膠合劑和耐溫材料的質(zhì)量比為2.5~3:1.3~2:2.8~3:1.7~2 ;優(yōu)選為3:2:3:2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)反應(yīng)為150-200°C條件下，30-45MPa壓力容器內(nèi)反應(yīng)3小時(shí)。
7.權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)所述油氣井暫堵劑在油氣井暫堵處理中的應(yīng)用。
8.應(yīng)用權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)所述油氣井暫堵劑對(duì)油氣井暫堵的處理方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:將所述油氣井暫堵劑通過地面高壓管線用油基液體由井筒注入送達(dá)地層，所述暫堵劑在施工排量提高條件下繼續(xù)交聯(lián)反應(yīng)形成濾餅。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述地層為井溫30-150°C儲(chǔ)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述交聯(lián)反應(yīng)為2分鐘。
【文檔編號(hào)】E21B33/13GK103788936SQ201410052484
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】杜林麟, 杜林濤, 王宇 申請(qǐng)人:東方寶麟科技發(fā)展(北京)有限公司