一種非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油田化學(xué)封堵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般情況下，油田經(jīng)過長期開發(fā)生產(chǎn)后，普遍進(jìn)入高含水開采期，各種增產(chǎn)增注措 施頻繁，井下狀況逐年變差，油水井管外竄、套管漏失情況日益加劇，注入水沿管外竄槽和 套管漏點注入到非目的層導(dǎo)致無效注水，或者地層水沿管外竄槽和套管漏點倒灌至生產(chǎn)層 導(dǎo)致油井水淹，嚴(yán)重影響油田生產(chǎn)。為了解決上述問題，油田一般采用超細(xì)油井水泥和改性 超細(xì)油井水泥等高強(qiáng)度材料對管外竄槽和套管漏失部分進(jìn)行封堵，來實現(xiàn)封竄堵漏，提高 注水效率的目標(biāo)。
[0003] CN101250047A公開了一種防漏堵漏水泥漿，由以下質(zhì)量份的組分組成：水泥100 份、水70份、漂珠5~20份、微娃5~10份、碳纖維3~10份、氯化劑或氯化鉀0.5~2份及娃酸 鈉4~7份。該水泥漿進(jìn)入漏層后，能夠與漏失通道的裂縫、孔隙壁面粘附膠結(jié)，形成堵塞物， 提高地層承壓能力，達(dá)到堵漏目的。CN102504781A公開了一種油水井封竄堵漏劑及其制備 方法，該封竄堵漏劑，由以下質(zhì)量份的組分組成:XP堵漏劑40~60份、G級油井水泥50~90 份、高爐KZ微粉2.5~5份、硼砂0.2~2.0份、水100~110份。該封竄劑也表現(xiàn)出良好的封竄 堵漏效果。
[0004] 然而在實際油田開發(fā)生產(chǎn)過程中，會經(jīng)常采用土酸、鹽酸、硝酸、醋酸、檸檬酸等酸 性介質(zhì)對儲層進(jìn)行酸化或酸壓改造等增產(chǎn)增注措施;現(xiàn)有的封竄堵漏材料中普遍含有一定 量的石灰石和金屬氧化物，在水化凝結(jié)固化過程中產(chǎn)生氫氧化鈣，導(dǎo)致固化物的耐酸溶蝕 性較差，如超細(xì)油井水泥的酸溶蝕率在20 %左右，改性油井水泥類材料酸溶蝕率多在30 % 以上，有的甚至高達(dá)90%以上。因而，采用現(xiàn)有封竄堵漏劑封堵過的管外竄槽或套管漏失部 位，在進(jìn)行酸化或酸壓改造措施時，封堵部位常因遭受酸性流體侵蝕導(dǎo)致封竄堵漏措施失 效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑，解決現(xiàn)有技術(shù)中封竄堵漏 部位在油水井酸化作業(yè)時易被酸性流體破壞失效的技術(shù)問題；同時，賦予封竄堵漏劑強(qiáng)度 高、析水率低、封堵率高的特點。
[0006] 本發(fā)明的第二個目的是提供上述封竄堵漏劑的制備方法。
[0007] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑，包括以下重量份的組分：固化劑55~60份，活性 增強(qiáng)劑3~5份，互溶劑2~3份，偶聯(lián)劑0.8~1份，呋喃樹脂1~2份，分散劑1.5~3份;所述固 化劑為輝綠巖、硅酸鈉和氟硅酸鈉按20~25:2:1的質(zhì)量比組成的混合物;所述活性增強(qiáng)劑 為納米氧化鋯和納米氧化鈦組成的混合物。
[0009]所述固化劑為油田管外竄槽和套管漏點封堵領(lǐng)域的固化劑，屬于無機(jī)膠凝材料， 可緩慢發(fā)生水化膠凝反應(yīng)，生成具有較高強(qiáng)度的固化物，具有水硬特征。納米氧化鋯和納米 氧化鈦起到活性增強(qiáng)作用，其粒度微細(xì)均勻，比表面積大，懸浮性好，其與固化劑、偶聯(lián)劑、 互溶劑和呋喃樹脂在水化硬化過程中發(fā)生協(xié)同反應(yīng)，一方面其顆粒微細(xì)均勻，可對固化劑 水化反應(yīng)生成固化物的微孔隙進(jìn)行填充補(bǔ)強(qiáng)，賦予固化物更高的強(qiáng)度、更好的耐酸耐磨性 能和更加致密均勻微結(jié)構(gòu)和防滲防漏效果，另一方面其比表面積大，懸浮性好，易于分散在 水中，增強(qiáng)漿體的穩(wěn)定性，減少漿體的析水率，提高封堵效率;互溶劑具有良好的水溶性，易 分散到呋喃樹脂和硅酸鈉水溶液中，使呋喃樹脂、硅酸鈉和體系中的其它組份充分分散融 合，提高協(xié)同反應(yīng)效果;偶聯(lián)劑水解產(chǎn)生的硅羥基能夠與固化劑水化膠凝反應(yīng)產(chǎn)生的硅羥 基和巖石表面的硅羥基發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，使得固化劑、地層巖石和套管鋼體牢固的結(jié)合 在一起;采用的呋喃樹脂在體系中潛在酸性組份的作用下緩慢發(fā)生固化反應(yīng)，在增加體系 固化強(qiáng)度的同時，顯著提高體系固化后的耐酸性能；分散劑通過吸附在固化劑和活性增強(qiáng) 劑的表面，防止和抑制納米氧化鋯和納米氧化鈦等顆粒間凝聚和結(jié)團(tuán)，改善體系的流變性 能。上述各組分的協(xié)同作用，使固化物既表現(xiàn)出強(qiáng)度高、析水率低的特點，又可抵抗酸性流 體侵蝕。
[0010]所述固化劑中，優(yōu)選的，輝綠巖、娃酸鈉和氟硅酸鈉質(zhì)量比20:2:1。所述輝綠巖中 氧化硅質(zhì)量含量在50 %以上;硅酸鈉模數(shù)在3.0以上。
[0011 ]所述活性增強(qiáng)劑中，納米氧化錯和納米氧化鈦的質(zhì)量比為2~3:1。
[0012] 所述互溶劑為糠醇。
[0013] 所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。優(yōu)選的，硅烷偶聯(lián)劑為ΚΗ550( γ -氨丙基三乙氧基硅 烷)。
[0014] 呋喃樹脂在酸、堿催化劑下，由糠醛、糠醇或其他原料，經(jīng)縮合反應(yīng)制得;主要品種 由糠醇樹脂、糠醇糠醛樹脂、糠醇改性脲醛樹脂、糠醇甲醛樹脂等。所述呋喃樹脂優(yōu)選為糠 醇糠醛型呋喃樹脂。
[0015] 能夠?qū)袒瘎┢鸬搅己梅稚⒆饔玫姆稚┓N類有很多；作為優(yōu)選方案，所述分散 劑為木質(zhì)素磺酸鹽;所述木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)一步優(yōu)選為木質(zhì)素磺酸鈣或木質(zhì)素磺酸鈉;其具 有分散能力好、耐硬水、耐高溫、可生物降解的特點。
[0016] 本發(fā)明提供的一種非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑，由以下重量百分比的組分組成： 固化劑55~60%，活性增強(qiáng)劑3~5%，互溶劑2~3%，偶聯(lián)劑0.8~1 %，呋喃樹脂1~2%，分 散劑1.5~3%，余量為水;所述固化劑為輝綠巖、硅酸鈉和氟硅酸鈉按20~25:2:1的質(zhì)量比 組成的混合物;所述活性增強(qiáng)劑為納米氧化鋯和納米氧化鈦組成的混合物。
[0017] 所述固化劑中，優(yōu)選的，輝綠巖、硅酸鈉和氟硅酸鈉質(zhì)量比20 :2 :1。所述輝綠巖中 氧化硅質(zhì)量含量在50 %以上;硅酸鈉模數(shù)在3.0以上。
[0018] 所述活性增強(qiáng)劑中，納米氧化鋯和納米氧化鈦的質(zhì)量比為2~3:1。
[0019] 所述互溶劑為糠醇。
[0020] 所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。優(yōu)選的，硅烷偶聯(lián)劑為ΚΗ550( γ -氨丙基三乙氧基硅 烷)。
[0021 ]所述呋喃樹脂優(yōu)選為糠醇糠醛型呋喃樹脂。
[0022]所述分散劑為木質(zhì)素磺酸鹽;所述木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)一步優(yōu)選為木質(zhì)素磺酸鈣或木 質(zhì)素磺酸鈉。
[0023] 本發(fā)明提供的封竄堵漏劑，控制合適的水灰比，其漿體流變性和穩(wěn)定性好，析水率 低，平均析水率小于〇. 5 % ;固化后微結(jié)構(gòu)致密均勻，體積不收縮，能夠提高對管外竄槽和套 管漏失部位的封堵效率，封堵率高達(dá)99.9%以上；固化物兼具強(qiáng)度高和酸溶蝕率低的特性， 突破壓力梯度在1. OMPa/cm以上，酸溶蝕率在1 %以下，不但滿足油水井封竄堵漏后高承壓 要求，而且油水井酸化解堵措施常用的土酸、鹽酸、硝酸、醋酸等酸性介質(zhì)對其溶蝕率低，具 有較強(qiáng)的耐酸特性，克服了普通封竄堵漏技術(shù)在油水井酸化作業(yè)時封竄堵漏部位易被酸性 流體破壞失效的弊端，進(jìn)一步拓展了管外封竄和套管堵漏的技術(shù)適應(yīng)性，為油田開發(fā)和控 水穩(wěn)油提供了新的技術(shù)支持。
[0024] 本發(fā)明提供的上述封竄堵漏劑的制備方法，包括：向水中加入分散劑和互溶劑，攪 拌至溶解，加入活性增強(qiáng)劑，攪拌至分散均勻，加入固化劑，攪拌至分散均勻后，依次加入偶 聯(lián)劑和呋喃樹脂，攪拌至混合均勻，即得。
[0025] 所述固化劑由輝綠巖粉、硅酸鈉和氟硅酸鈉混合均勻制備而成。所述固化劑干燥 保存?zhèn)溆?。所述輝綠巖粉由輝綠巖礦石經(jīng)高溫煅燒后破碎研磨而成;優(yōu)選細(xì)度800目以上的 輝綠巖粉。
[0026] 所述氟硅酸鈉，優(yōu)選的含量98wt%以上，水不溶物小于lwt%，105°C干燥失重小于 0 · 5wt% 〇
[0027] 所述活性增強(qiáng)劑中，納米氧化鋯含量99wt%以上，粒徑為10~20nm，比表面積大于 20m2/g，納米氧化鈦含量99wt %以上，粒徑為10~20nm，比表面積大于50m2/g。
[0028] 所述呋喃樹脂，優(yōu)選的固含量大于70wt%，含水小于0.5wt%，粘度800~ lOOOmPa · s〇
[0029] 本發(fā)明提供的封竄堵漏劑的制備方法制備工藝簡單，對設(shè)備的要求不高，在施工 現(xiàn)場可方便調(diào)配;通過合理控制工藝條件可實現(xiàn)各組分高效分散混合，適合在油田大范圍 推廣應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0030] 下述實施例僅對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
[0031] 實施例1
[0032] 本實施例的非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑，包括以下重量份的組分:固化劑60份，活 性增強(qiáng)劑5份，互溶劑2份，偶聯(lián)劑0.8份，呋喃樹脂1份，分散劑3份;所述固化劑為輝綠巖、硅 酸鈉和氟硅酸鈉按25: 2:1的質(zhì)量比組成的混合物，輝綠巖中氧化硅含量在50%以上，硅酸 鈉的模數(shù)為3.0;所述活性增強(qiáng)劑為納米氧化鋯和納米氧化鈦按3:1的質(zhì)量比組成的混合 物;所述互溶劑為糠醇;所述偶聯(lián)劑為KH550;所述呋喃樹脂為糠醇糠醛型呋喃樹脂;所述分 散劑為木質(zhì)素磺酸鈣。
[0033] 本實施例的非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑，由以下重量百分含量的組分組成：固化 劑60%，活性增強(qiáng)劑5%，互溶劑2%，偶聯(lián)劑0.8%，呋喃樹脂1%，分散劑3%，余量為水。
[0034] 本實施例的封竄堵漏劑的制備方法，包括：向水中加入分散劑和互溶劑，攪拌至完 全溶解后，邊攪拌邊加入納米氧化鋯和納米氧化鈦，加完后高速攪拌至完全分散均勻，再邊 攪拌邊加入固化劑，待攪拌至固化劑完全分散后，邊攪拌邊依次加入偶聯(lián)劑和呋喃樹脂，攪 拌至完全混合均勻即得。
[0035] 所述固化劑由輝綠巖粉、硅酸鈉和氟硅酸鈉混合均勻制備而成。所述輝綠巖粉細(xì) 度為800目以上;所述氟硅酸鈉含量98wt%以上，水不溶物小于lwt%，105°C干燥失重小于 0.5wt% ;納米氧化錯含量99wt %以上，粒徑為20nm，比表面積大于20m2/g;納米氧化鈦含量 99wt %以上，粒徑為20nm，比表面積大于50m2/g。
[0036] 實施例2
[0037] 本實施例的非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑，包括以下重量份的組分:固化劑55份，活 性增強(qiáng)劑3份，互溶劑3份，偶聯(lián)劑1份，呋喃樹脂2份，分散劑1.5份;所述固化劑為輝綠巖、硅 酸鈉和氟硅酸鈉按20: 2:1的質(zhì)量比組成的混合物，輝綠巖中氧化硅含量在50%以上，硅酸 鈉的模數(shù)為3.2;所述活性增強(qiáng)劑為納米氧化鋯和納米氧化鈦按2:1的質(zhì)量比組成的混合 物;所述互溶劑為糠醇;所述偶聯(lián)劑為KH550;所述呋喃樹脂為糠醇糠醛型呋喃樹脂;所述分 散劑為木質(zhì)素磺酸鈣。
[0038] 本實施例的非酸溶性高強(qiáng)度封竄堵漏劑，由以下重量百分含量的組分組成：固化 劑55%，活性增強(qiáng)劑3%，互溶劑3%，偶聯(lián)劑1 %，呋喃樹脂2%，分散劑1.5%，余量為水。
[0039] 本實施例的封竄堵漏劑的制備方法，包括：向水中加入分散劑和互溶劑，攪拌至完 全溶解后，邊攪拌邊加入納米氧化鋯和納米氧化鈦，加完后高速攪拌至完全分散均勻，再邊 攪拌邊加入固化劑，待攪拌至固化劑完全分散后，邊攪拌邊依次加入偶聯(lián)劑和呋喃樹脂，攪 拌至完全混合均勻即得。
[0040] 所述固化劑由輝綠巖粉、硅酸鈉和氟硅酸鈉混合均