[發明專利]一種堵水組合物、堵水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201711185527.6
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN109824302B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張慶生;張文昌;徐海民;王素文;耿安然;強彥龍;譚肖;黃蕾
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司中原油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C09K8/42;C09K8/487;C09K8/493
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

本發明涉及一種堵水組合物、堵水劑及其制備方法，屬于油氣井堵水封竄用化學產品技術領域。本發明的堵水組合物，由以下重量份數的組分組成：G級高抗硫油井水泥30～50份，硅粉13～18份，微硅1.5～3份，膨脹劑1～2.2份，分散劑1～2.2份，消泡劑0.1～0.3份，磺化三聚氰胺甲醛樹脂5～8份，十二烷基苯磺酸鈉1.5～3份，丁苯膠乳5～8份，緩凝劑1.5～2.2份。本發明的堵水組合物，具有較強的耐修復和耐腐蝕能力，使用時將其與水混合即可。

技術領域

本發明涉及一種堵水組合物、堵水劑及其制備方法，屬于油氣井堵水封竄用化學產品技術領域。

背景技術

高含硫氣田具有高溫(130℃左右)、高含H₂S(12％～14％)和CO₂(8％～10％)等特點，隨著開采程度增加，部分生產井開始產水，并且產水量較大，使氣藏的邊水、底水突進，導致氣井產量迅速遞減，天然氣質量降低，硫化氫在濕環境下會對管柱加速腐蝕；還會對地面集輸系統、水處理系統造成較大壓力，嚴重影響高含硫氣井開發。

井筒堵水是氣井生產層大量出水的主要解決辦法之一。目前堵水方式主要有機械堵水和化學堵水。機械堵水方式是使用井下封隔器及其配套的井下工具卡堵油氣井出水層位，但封堵時間相對較短。化學堵水方式采用化學堵劑選擇性地、非選擇性地控制油氣井出水，堵水劑注入井筒，形成井筒灰塞，將生產層與出水層隔開，化學堵水劑封堵時間長，但難以控制堵劑流向。氣井堵水普遍采用機械管柱和化學堵水相結合的工藝措施，實現高含硫氣井長期有效封堵的關鍵是化學堵水劑。

高含硫氣田目前所用化學堵水劑為膠乳水泥漿體系，由油井水泥(G級水泥)、硅粉(150目～180目)、填充劑(密度2.2～2.3g/cm³)、防竄劑(硼砂與酒石酸、檸檬酸的混合物)、膨脹劑(明礬石、二水石膏中的一種或兩種)、膠乳(由苯乙烯、丁二烯乳液和丙烯酸聚合而成的羧基丁苯膠乳)、緩凝劑(磺烷基木質素、磺化單寧、磺化栲膠、丹寧酸鈉中的一種或兩種)、消泡劑(由二甲基硅油與異辛醇按質量比1:1.5混合而成)以及液體組成。該膠乳水泥漿體系具備堵水封竄效果，其中的膠乳使該體系具備優良的流變性，防竄劑使該體系具備防氣竄效果，膠乳與防竄劑協同作用使該體系具備防氣竄效果，硅粉及填充劑協同作用使該體系具備較高強度，膨脹劑使該體系具備膨脹性。該膠乳水泥漿樣品制備后，流變系數n＝0.69，稠度系數k＝0.37，現場采用連續油管泵入時，泵壓達到18MPa，接近連續油管施工的極限泵壓20MPa，對連續油管造成一定的負荷，施工風險增大；在硫化氫腐蝕實驗中，抗壓強度為19.8MPa，滲透率為125.7×10^-6μm²。故該膠乳水泥漿體系，具備較好的抗硫化氫性能；在自修復實驗中，樣品制備養護3天以后的抗壓強度為21.5MPa，滲透率為78.69×10^-6μm²，制造裂縫后在高溫高壓條件下養護4周以后，抗壓強度僅為6.0MPa、滲透率恢復到643.2×10^-6μm²，不具備自修復能力；水泥石受到外力作用開裂時無法自修復易導致水竄氣竄。

申請公布號為CN103540301A的中國發明專利公開了一種自修復膠乳固井水泥漿體系，由固井自修復劑、油井水泥、固井膠乳、水泥漿分散劑、水泥漿濾失劑、消泡劑以及液體組成。該自修復膠乳固井水泥漿體系具有自修復性能，能夠對固化后水泥環損傷如微裂縫和微間隙進行自動修復，從而提高了膠乳固井水泥漿的性能。該樣品配制以后，流變系數n＝0.78，稠度系數k＝0.24，若采用連續油管泵入，經計算，泵壓可達到20MPa，超過連續油管施工的最高泵壓值；在自修復實驗中，樣品制備養護3天以后的抗壓強度為24.8MPa，滲透率為634.34×10^-6μm²，制造裂縫后在高溫高壓條件下養護4周以后，抗壓強度恢復到24.8MPa、滲透率恢復到124.14×10^-6μm²，說明具有自修復能力較好；在硫化氫腐蝕實驗中，腐蝕后樣品融化破碎，無法測抗壓強度、滲透率，故不具備抗硫化氫性能，不適用于高含硫氣井連續油管進行井筒封堵。