專利名稱：天然氣井單向暫堵劑及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田從井中開(kāi)采天然氣所用的單向暫堵劑材料，具體而言是適用于天然氣井的單向暫堵劑及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
在天然氣的開(kāi)采過(guò)程中，隨著采出量的增加，氣層能量越來(lái)越低，壓力系數(shù)部分已降低至0. 2~0. 5，這部分氣井在維修過(guò)程中的入井流體，漏失及漏失后對(duì)氣層的傷害是難以解決的問(wèn)題。對(duì)低壓漏失氣井進(jìn)行單向暫堵是保證氣田正常生產(chǎn)的首要措施。目前低壓天然氣防止入井流體漏失的方法主要有石灰乳封堵法，水泥封堵法及其類(lèi)似的其它方法。這些方法施工完成后都需要用酸化的方式來(lái)解除堵塞，但是，要把堵塞物徹底清除是不可能的。所以，修井后氣井的產(chǎn)量要比原產(chǎn)量低的多。單向暫堵工藝技術(shù)是最近發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，它具有保護(hù)氣層、易于解封、不降低產(chǎn)氣量、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此，與新的天然氣井單向暫堵工藝技術(shù)配套的單向暫堵劑也就應(yīng)運(yùn)而生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種使用方便、封堵效果好的與天然氣井單向暫堵工藝技術(shù)配套的暫堵劑及其應(yīng)用方法，其能夠保證氣田正常生產(chǎn)并提高天然氣的產(chǎn)量。本暫堵劑的原料配比按重量份計(jì)為親水性高分子聚合物粉末1000-3000、抑制劑100-300和熱穩(wěn)定劑10-30 ；其中所述高分子聚合物的聚合單體為丙烯酰胺、丙烯酸鹽、丙烯磺酸鹽、乙烯磺酸鹽、AMPS、乙烯基吡咯烷酮等水溶性單體中的一種或幾種的組合；所述的抑制劑是聚二甲基二烯丙基氯化銨或縮聚環(huán)氧丙烷一二甲胺等低聚有機(jī)陽(yáng)離子化合物。熱穩(wěn)定劑為化工產(chǎn)品尤其是塑料生產(chǎn)中常用的助劑，其作用機(jī)理也已被也已為大家所認(rèn)識(shí)，在此我們選擇有機(jī)胺類(lèi)(比如鄰苯二胺)、酚類(lèi)(比如間苯二酚)或醛類(lèi)(比如聚甲醛)作為熱穩(wěn)定劑。所述的原料配比按重量份計(jì)優(yōu)選為親水性高分子聚合粉末2000、縮聚環(huán)氧丙燒一二甲胺200、鄰苯二胺20，其中親水性高分子聚合物的聚合單體為丙烯酰胺。下面提供本發(fā)明中的親水性高分子聚合物制備方法原料配比按重量份計(jì)為親水性高分子聚合物的聚合單體1000-1500、能夠提高聚合物強(qiáng)度的填充劑200-500、能夠參與聚合或與單體發(fā)生反應(yīng)的交聯(lián)劑1-5、能夠改變聚合物官能團(tuán)化學(xué)性質(zhì)的水解劑和/或接枝劑200-500以及能夠促使單體產(chǎn)生活性自由基的氧化還原引發(fā)劑1-15 ；其中所述的交聯(lián)劑是N、N—亞甲基雙丙烯酰胺、二乙烯基苯、四烯丙基溴化銨或醛類(lèi)等能夠使聚合物形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，所述的填充劑是活性二氧化硅或活性白土等含有羥基的固體物質(zhì)，所述的水解劑是Na2CO3或妝0禮所述接枝劑是α -羥基磺酸鹽或磺酸內(nèi)脂，所述的引發(fā)劑是k2S208_NaHSO3 或 Na2S2O8- NaHSO3 ；其制備過(guò)程為(1)、將聚合單體、交聯(lián)劑、水解劑或接枝劑、填充劑和水充分混合，水的用量根據(jù)聚合后膠體的狀態(tài)選擇，優(yōu)選為4000-5500重量份；
(2)、將混合物升溫除氧后加入引發(fā)劑在30-50°C聚合，然后聚合膠體在70-90°C保溫6-10小時(shí)；
(3)、將膠體粉碎、烘干。上述制備方法的原料組成以及控制參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化為所述原料配比(重量份)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)20 22%的丙烯酰胺水溶液6000 (即將丙烯酰胺和水直接配置為水溶液之后與其他反應(yīng)物混合)、四烯丙基溴化銨2、Na2C03300、活性白土 300、引發(fā)劑1 - NaHSO3 5_6;所述的步驟(2)中除氧過(guò)程為通入氮?dú)庠?0°C除氧30分鐘，聚合溫度為40°C、時(shí)間2小時(shí)，聚合膠體在85°C保溫8小時(shí)；所述步驟(3)中粉碎為將膠體切成長(zhǎng)度為0. 54. Omm的小塊。上述暫堵劑的應(yīng)用方法為首先用暫堵劑配制質(zhì)量濃度1-10%的暫堵液；其次用0P-10表面活性劑、氯化鉀配制壓井液，其中0P-10表面活性劑的質(zhì)量濃度為0. 5-2%，氯化鉀的質(zhì)量濃度為1-3% ；最后二者配合進(jìn)行封堵形成不漏失的工作液體系。暫堵液和壓井液的組成可進(jìn)一步優(yōu)化為暫堵液的質(zhì)量濃度為5%，0P-10表面活性劑的質(zhì)量濃度為1%，氯化鉀的質(zhì)量濃度為m。本發(fā)明所公開(kāi)的天然氣井單向暫堵劑，是一種先合成加有填充劑的高分子材料再滲入穩(wěn)定劑的新技術(shù)，其主要特征是吸水后形成高強(qiáng)度耐溫、耐鹽、抗壓的彈性顆粒，暫堵劑在正向壓差的作用下，貼敷于巖石表面，阻止固液進(jìn)入產(chǎn)層。反向壓差暫堵劑脫離井壁，顆粒的彈性模量決定于合成時(shí)的交聯(lián)度，但隨礦化度的提高有所增大，該趨勢(shì)有利于承壓暫堵。顆粒在180°C、30MI^壓差條件下，可以滿足長(zhǎng)達(dá)30t的施工。用高壓泵在大排量化學(xué)劑和水的攜帶作用下，把暫堵劑泵入已射孔的井筒中，射孔的儲(chǔ)層是低壓氣層，虧空嚴(yán)重，暫堵劑會(huì)在目的層端面滯留，形成完整的封閉體系，解決了入井流體漏失的難題，特別是多氣層、非均質(zhì)地層、大跨度、側(cè)鉆井、水平井作業(yè)施工的難題，作業(yè)完成后，經(jīng)誘噴暫堵劑可全部排出地面，氣層可恢復(fù)原產(chǎn)量。本暫堵劑在180°C以下、30Mpa壓差吸收5倍左右的水變成高彈性顆粒而不進(jìn)入1. 00 3000. OOmdc的氣層，但是在反向壓差為0. 4Mpa時(shí)就可被完全破壞，并從氣層表面脫落下來(lái)，由洗井流體攜帶而出。解決了氣層被入井流體傷害的問(wèn)題和采用其它暫堵技術(shù)對(duì)氣層的污染問(wèn)題，可保證氣井在施工結(jié)束后穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。


圖1是與本發(fā)明配套使用的封堵工藝的設(shè)備連接圖；圖2是封堵工藝的流程框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
稱取20_2洲的丙烯酰胺水溶液6000g (也可以不預(yù)先配成丙烯酰胺水溶液，而將丙烯酰胺、水以及其他反應(yīng)物直接配成混合溶液)，四烯丙基溴化銨2. 0g, Na2C03300g，活性白土300g，攪拌分散60分鐘，加熱至40°C后，充氮?dú)?0分鐘，加引發(fā)劑Ii2S2O8- NaHSO3 5_6g聚合。待聚2小時(shí)，聚合后的彈性膠體在85°C下恒溫8小時(shí)。將加過(guò)熱的膠體切成長(zhǎng)度為0. 54. Omm的塊狀進(jìn)行烘干得到干粉。取上述方法制得的干粉2000g，加入縮聚環(huán)氧丙燒一二甲胺200g、鄰苯二胺20g，攪拌滲透2小時(shí)即為成品。實(shí)施例2
稱取20-22%%的丙烯酰胺水溶液5000g，N、N—亞甲基雙丙烯酰胺lg，α -羥基磺酸鹽300g，活性二氧化硅200g，攪拌分散60分鐘，加熱至30°C后，充氮?dú)?0分鐘，加引發(fā)劑Ic2S2O8- NaHSO3 5_6g聚合。待聚1小時(shí)，聚合后的彈性膠體在70°C下恒溫10小時(shí)。將加過(guò)熱的膠體切成長(zhǎng)度為0. 5~1. Omm的塊狀進(jìn)行烘干得到干粉。取上述方法值得的IOOOg干粉。在干粉中加入縮聚環(huán)氧丙燒一二甲胺200g、鄰苯二胺10g，攪拌滲透2小時(shí)即為成品。實(shí)施例3
稱取20-2 的丙烯酰胺水溶液7500g，二乙烯基苯5g，磺酸內(nèi)脂500g，活性二氧化硅500g，攪拌分散60分鐘，加熱至30°C后，充氮?dú)?0分鐘，加引發(fā)劑Na2S2O8- NaHSO3 8-10g聚合。待聚3小時(shí)，聚合后的彈性膠體在90°C下恒溫6小時(shí)。將加過(guò)熱的膠體切成長(zhǎng)度為0. 54. Omm的塊狀進(jìn)行烘干得到干粉。取上述方法值得的3000g干粉加入縮聚環(huán)氧丙燒一二甲胺200g、鄰苯二胺10g，攪拌滲透2小時(shí)即為成品。實(shí)施例4
稱取20_2洲的丙烯酰胺水溶液5000g，甲醛2. 0g，氫氧化鈉300g，活性白土 300g，攪拌分散60分鐘，加熱至40°C后，充氮?dú)?0分鐘，加引發(fā)劑Ic2S2O8- NaHSO3 l_2g聚合。待聚2小時(shí)，聚合后的彈性膠體在85°C下恒溫8小時(shí)。將加過(guò)熱的膠體切成長(zhǎng)度為0. 5~1. Omm的塊狀進(jìn)行烘干得到干粉。取上述方法制得的干粉2000g加入縮聚環(huán)氧丙燒一二甲胺200g、間苯二酚30g，攪拌滲透2小時(shí)即為成品。實(shí)施例5
稱取20-22%%的丙烯酰胺水溶液5000g，N、N—亞甲基雙丙烯酰胺lg，α -羥基磺酸鹽300g，活性二氧化硅200g，攪拌分散60分鐘，加熱至30°C后，充氮?dú)?0分鐘，加引發(fā)劑Na2S2O8- NaHSO3 5_6g聚合。待聚1小時(shí)，聚合后的彈性膠體在70°C下恒溫10小時(shí)。將加過(guò)熱的膠體切成長(zhǎng)度為0. 5~1. Omm的塊狀進(jìn)行烘干得到干粉。取上述方法值得的3000g干粉加入縮聚環(huán)氧丙燒一二甲胺100g、聚甲醛10g，攪拌滲透2小時(shí)即為成品。實(shí)施例6
稱取20-2 的丙烯酰胺水溶液5000g，二乙烯基苯5g，磺酸內(nèi)脂500g，活性二氧化硅500g，攪拌分散60分鐘，加熱至50°C后，充氮?dú)?0分鐘，加引發(fā)劑Naj2O8- NaHSO3 5_6g聚合。待聚3小時(shí)，聚合后的彈性膠體在70°C下恒溫8小時(shí)。將加過(guò)熱的膠體切成長(zhǎng)度為0. 54. Omm的塊狀進(jìn)行烘干得到干粉。取上述方法值得的2000g干粉加入聚二甲基二烯丙基氯化銨300g、鄰苯二胺20g，攪拌滲透2小時(shí)即為成品。實(shí)施例7
將聚合單體選為丙烯酸鹽、丙烯磺酸鹽、乙烯磺酸鹽、AMPS、乙烯基吡咯烷酮其中的一種來(lái)代替實(shí)施例1-6中的丙烯酰胺，其他條件保持不變，制得成品。鹽可以選擇可溶性的鈉
^Tt. ο實(shí)施例8
用實(shí)施例1-7制得的單向暫堵劑配制成質(zhì)量濃度5%的暫堵液，用0P-10表面活性劑、氯化鉀配制壓井液，其中0P-10表面活性劑的質(zhì)量濃度為1%，氯化鉀的質(zhì)量濃度為洲；暫堵液和壓井液二者配合進(jìn)行封堵某一天然氣井，形成壓差為30Mpa不漏失的工作液體系。
實(shí)施例9
用實(shí)施例1-7制得的單向暫堵劑配制成質(zhì)量濃度1%的暫堵液，用0P-10表面活性劑、氯化鉀配制壓井液，其中0P-10表面活性劑的質(zhì)量濃度為洲，氯化鉀的質(zhì)量濃度為1% ；暫堵液和壓井液二者配合進(jìn)行封堵某一天然氣井，形成壓差為30Mpa不漏失的工作液體系。實(shí)施例10
用實(shí)施例1-7制得的單向暫堵劑配制成質(zhì)量濃度10%的暫堵液，用0P-10表面活性劑、氯化鉀配制壓井液，其中0P-10表面活性劑的質(zhì)量濃度為0. 5%，氯化鉀的質(zhì)量濃度為3%;暫堵液和壓井液二者配合進(jìn)行封堵某一天然氣井，形成壓差為30Mpa不漏失的工作液體系。實(shí)施例8-10的具體流程參見(jiàn)附圖1-2，在A、B罐配制暫堵液，C、D罐配制壓井液，然后通過(guò)高壓泵泵入井口，根據(jù)實(shí)際井的設(shè)計(jì)情況，來(lái)決定具體的用量。以上實(shí)施例1-7僅僅是本發(fā)明部分典型實(shí)施例，將丙烯酰胺更換為丙烯酸鹽、丙烯磺酸鹽、乙烯磺酸鹽、AMPS、乙烯基吡咯烷酮中的一種或幾種的組合，或者與丙烯酰胺進(jìn)行任意組合，只要保持本發(fā)明中的原料配比以及控制參數(shù)，制備得到的暫堵劑配置的暫堵液與壓井液配合，均能夠達(dá)到實(shí)施例8-10的封堵效果，即形成壓差為35Mpa不漏失的工作液體系，在此就不一一列舉。
權(quán)利要求
1.一種天然氣井單向暫堵劑，其特征在于，原料配比按重量份計(jì)為親水性高分子聚合物粉末1000-3000、抑制劑100-300和熱穩(wěn)定劑10-30 ；其中所述高分子聚合物的聚合單體為丙烯酰胺、丙烯酸鹽、丙烯磺酸鹽、乙烯磺酸鹽、AMPS、乙烯基吡咯烷酮中的一種或幾種的組合；抑制劑為聚二甲基二烯丙基氯化銨或縮聚環(huán)氧丙燒一二甲胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣井單向暫堵劑，其特征在于，所述原料配比按重量份計(jì)為親水性高分子聚合粉末2000、縮聚環(huán)氧丙烷一二甲胺200、鄰苯二胺20，其中親水性高分子聚合物的聚合單體為丙烯酰胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然氣井單向暫堵劑，其特征在于，所述的親水性高分子聚合物粉末制備方法如下原料配比按重量份計(jì)為親水性高分子聚合物的聚合單體1000-1500、能夠提高聚合物強(qiáng)度的填充劑200-500、能夠參與聚合或與單體發(fā)生反應(yīng)的交聯(lián)劑1-5、能夠改變聚合物官能團(tuán)化學(xué)性質(zhì)的水解劑和/或接枝劑200-500以及能夠促使單體產(chǎn)生活性自由基的氧化還原引發(fā)劑1-15 ；其中所述的交聯(lián)劑是N、N—亞甲基雙丙烯酰胺、二乙烯基苯、四烯丙基溴化銨或醛類(lèi)，所述的填充劑是活性二氧化硅或活性白土，所述的水解劑是Na2CO3或妝0禮所述接枝劑是α-羥基磺酸鹽或磺酸內(nèi)脂，所述的引發(fā)劑是k2S208- NaHSO3 或 Na2S2O8- NaHSO3 ；其制備過(guò)程為(1)、將聚合單體、交聯(lián)劑、水解劑或接枝劑、填充劑和水充分混合；(2)、將混合物升溫除氧后加入引發(fā)劑在30-50°C聚合，然后聚合膠體在70-90°C保溫6-10小時(shí)；(3)、將膠體粉碎、烘干。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然氣井單向暫堵劑，其特征在于，所述親水性高分子聚合物粉末的制備原料配比按重量份計(jì)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2(^2 的丙烯酰胺水溶液6000、四烯丙基溴化銨2、Na2C03300、活性白土 300、引發(fā)劑k2S208- NaHSO3 5-6;所述的步驟(2)中除氧過(guò)程為通入氮?dú)庠?0°C除氧30分鐘，聚合溫度為40°C、時(shí)間2小時(shí)，聚合膠體在85°C保溫8小時(shí)；所述步驟(3)中粉碎為將膠體切成長(zhǎng)度為0. 54. Omm的小塊。
5.1-4任一權(quán)利要求所述的天然氣井單向暫堵劑的應(yīng)用方法，其特征在于，首先用暫堵劑配制質(zhì)量濃度1-10%的暫堵液；其次用0P-10表面活性劑、氯化鉀配制壓井液，其中0P-10表面活性劑的質(zhì)量濃度為0. 5-2%，氯化鉀的質(zhì)量濃度為1-3% ；最后二者配合進(jìn)行封堵形成不漏失的工作液體系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天然氣井單向暫堵劑的應(yīng)用方法，其特征在于，所述的暫堵液的質(zhì)量濃度為5%，OP- Ο表面活性劑的質(zhì)量濃度為1%，氯化鉀的質(zhì)量濃度為m。
全文摘要
本發(fā)明涉及油田從井中開(kāi)采天然氣所用的單向暫堵劑以及應(yīng)用方法，暫堵劑組成包括親水性高分子聚合物粉末，其聚合單體為丙烯酰胺、丙烯酸鹽、丙烯磺酸鹽、乙烯磺酸鹽、AMPS、乙烯基吡咯烷酮中的一種或幾種的組合。暫堵劑制成暫堵液后與壓井液配合使用，能夠形成壓差為30Mpa不漏失的工作液體系，完全能夠適用于壓力系數(shù)在0.2～0.5，溫度不高于180℃、壓差不大于30MPa的低壓天然氣井。
文檔編號(hào)C08F226/02GK102559160SQ201110441049
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者劉善祥, 孫蓮美, 孟維斌, 楊濤, 白明友, 郭立發(fā), 韓榮山, 馬超 申請(qǐng)人:勝利油田方圓化工有限公司