本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料，包括預(yù)糊化淀粉、丙烯酰胺、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、緩凝劑、水。所述預(yù)糊化淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉或木薯淀粉。所述交聯(lián)劑為有機(jī)鈦交聯(lián)劑、有機(jī)鉻交聯(lián)劑或有機(jī)鈰交聯(lián)劑。本發(fā)明專利技術(shù)提供的材料使用預(yù)糊化淀粉作為接枝丙烯酰胺的材料，預(yù)糊化淀粉加入體系中，材料會(huì)變成一種粘彈性固狀物，結(jié)構(gòu)本身會(huì)體現(xiàn)一定的觸變性，然后通過加入交聯(lián)劑，使生成一種可逆的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)材料觸變性。高強(qiáng)的觸變性有利于材料更好地充滿于水平環(huán)空中，避免了重力坍落等影響造成環(huán)空充填不完全。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及油田應(yīng)用領(lǐng)域和井下施工
，尤其是用于油氣田水平井施工過程中使用的堵水材料的制備和使用方法。通過在水平井出水部位處的環(huán)空中形成高強(qiáng)度可膨脹的封隔段塞，從而方便后續(xù)注入堵水材料等施工作業(yè)。
技術(shù)介紹
水平井具有泄油面積大、產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，水平井技術(shù)作為油氣田開發(fā)的一項(xiàng)重要技術(shù)被應(yīng)用于各大油氣產(chǎn)區(qū)。但水平井出水問題也日益凸顯，尤其當(dāng)以割縫篩管方式完井的水平井見水后，采出液中的含油量快速降低，從而對(duì)油井產(chǎn)量產(chǎn)生重要影響。90年代中期，國外針對(duì)解決這類問題率先提出了環(huán)空化學(xué)封隔器技術(shù)(AnnularChemical Packer，ACP)。針對(duì)采用管外無封隔的割縫篩管方式完井的水平井，地層流體滲流到井筒中開始流動(dòng)，并會(huì)依次經(jīng)過割縫篩管與井壁間的水平環(huán)空通道和割縫篩管內(nèi)部通道，對(duì)于較為規(guī)則的割縫篩管內(nèi)部通道，通常使用管內(nèi)機(jī)械封隔器或跨式封隔器等來解決封堵問題，而前者難以借助機(jī)械封堵方式來封堵。故利用環(huán)空化學(xué)封隔器技術(shù)，借助具有特殊性能的材料在水平環(huán)空中進(jìn)行聚合膠黏，形成環(huán)空封隔段塞，從而為堵劑的定向注入提供必要的條件。環(huán)空化學(xué)封隔器技術(shù)是配合堵劑的定向注入，因此所用材料需具有高強(qiáng)度、高觸變、良好的泵入性、膠凝時(shí)間可控、高降解等優(yōu)點(diǎn)。高強(qiáng)度是指形成高強(qiáng)度的封隔段塞，防止材料發(fā)生破裂、滑移等情況。高觸變是指ACP材料具有很好恢復(fù)原來形狀的彈性能力，可避免發(fā)生“重力坍落”和“回吐”等情況，保持材料在地層環(huán)空中的充滿狀態(tài)。良好的泵入性是指ACP材料具有良好的剪切稀釋特性，保證材料能夠成功到達(dá)封堵部位。膠凝時(shí)間可控是指材料中丙烯酰胺與淀粉發(fā)生聚合反應(yīng)的時(shí)間可以進(jìn)行人為控制，避免ACP材料在到達(dá)封堵部位前開始膠凝，或在封堵部位的環(huán)空中發(fā)生“坍落”后開始膠凝。高降解是指ACP材料在堵劑注入后可自身發(fā)生結(jié)構(gòu)分解，從而可通過返排循環(huán)到地面。目前用于環(huán)空化學(xué)封隔器研究的材料主要有鋁鎂混層金屬氫氧化物/鈉質(zhì)黏土礦物體系(MMH/MT)、聚合物凝膠類、水泥基類等，還有一些僅報(bào)道了ACP材料的性能但并未提供明確的化學(xué)組成。常規(guī)聚合物凝膠類材料由于本身強(qiáng)度低，易在環(huán)空中造成“重力坍落”和“回吐”，水泥基類材料由于自身密度大，重力作用強(qiáng)，容易造成環(huán)空充填不完全。中國專利公告號(hào)CN101899291B提供了一種高觸變、膠凝可控的鋁鎂混層金屬氫
氧化物/鈉質(zhì)黏土礦物體系材料，該體系適用于不同溫度、礦化度的油藏條件，工藝安全，制備的ACP材料觸變結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為0.3～1.0kPa左右，剪切后靜止5～30秒即可迅速恢復(fù)觸變結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，1～6小時(shí)內(nèi)受控膠凝，但是觸變性還是不能很好地滿足現(xiàn)場(chǎng)封堵要求。中國專利公告號(hào)CN102911649B提供了一種高強(qiáng)度自降解封隔材料的制備方法，該體系材料是通過在常規(guī)凝膠材料中加入β-甘露聚糖酶，從而實(shí)現(xiàn)材料在96小時(shí)后自行完全降解，但未考慮材料的觸變特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)在總結(jié)了目前ACP材料優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提供了一種高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料，該材料使用預(yù)糊化淀粉作為接枝丙烯酰胺的材料，預(yù)糊化淀粉加入體系中，材料會(huì)變成一種粘彈性固狀物，結(jié)構(gòu)本身會(huì)體現(xiàn)一定的觸變性，然后通過加入交聯(lián)劑，使生成一種可逆的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)材料觸變性。高強(qiáng)的觸變性有利于材料更好地充滿于水平環(huán)空中，避免了重力坍落等影響造成環(huán)空充填不完全。實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)上述目的所采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料，包括以下組分，各組分以及各組分的質(zhì)量份數(shù)分別為：預(yù)糊化淀粉5～25份，丙烯酰胺10～30份，交聯(lián)劑0.05～0.5份，引發(fā)劑0.1～0.5份，緩凝劑0.5～5份，水50～100份。所述預(yù)糊化淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉或木薯淀粉。所述交聯(lián)劑為有機(jī)鈦交聯(lián)劑、有機(jī)鉻交聯(lián)劑或有機(jī)鈰交聯(lián)劑。所述引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。本專利技術(shù)同時(shí)還提供了上述高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料的制備工藝，包括以下步驟：(1)、按比例稱取預(yù)糊化淀粉、丙烯酰胺、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、緩凝劑和水，將丙烯酰胺溶于水中，然后再加入預(yù)糊化淀粉，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?2)、依次加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑和緩凝劑并充分?jǐn)嚢杈鶆颍?3)、將上步驟中制得的混合物放入恒溫箱中，在40～70℃條件下反應(yīng)1～6小時(shí)，即制得高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本專利技術(shù)所提供的ACP材料使用預(yù)糊化淀粉作為接枝丙烯酰胺的材料，預(yù)糊化淀粉加入體系中，材料會(huì)變成一種粘彈性固狀物，結(jié)構(gòu)本身會(huì)體現(xiàn)一定的觸變性，然后通過加入交聯(lián)劑，使生成一種可逆的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)材料觸變性。高強(qiáng)的觸變性有利于材料更好地充滿于水平環(huán)空中，避免了重力坍落等影響造成環(huán)空充填不完全。此
外，由于預(yù)糊化淀粉使用前無需加熱，用冷水配制即可，極大的方便了現(xiàn)場(chǎng)施工，同時(shí)避免了糊化過程中單體提前發(fā)生聚合的現(xiàn)象，有利于配方的穩(wěn)定性。本申請(qǐng)中所制備的材料突破了常規(guī)凝膠材料觸變性能不好的局限，上述ACP材料在剪切后靜止0～10秒內(nèi)即可恢復(fù)材料觸變結(jié)構(gòu)。作為對(duì)比，通過流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)研究了不同交聯(lián)劑加量對(duì)觸變性好壞的影響，實(shí)驗(yàn)是將不同組配制材料分別倒入相同規(guī)定尺寸的圓筒中，圓筒放置在水平玻璃板上，將圓筒提起后測(cè)量材料鋪展到一定直徑所需的時(shí)間。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著交聯(lián)劑加量的增加，前兩組時(shí)間依次為48s、64s，第三組為保持圓柱形狀。2、本專利技術(shù)所提供的ACP材料強(qiáng)度高，膠凝前材料的持壓強(qiáng)度最高達(dá)到2467Pa；膠凝后材料的封堵強(qiáng)度最高達(dá)到82320Pa。3、本專利技術(shù)所提供的ACP材料的膠凝時(shí)間可以根據(jù)緩凝劑加量的變化來調(diào)整，變化范圍為1～6小時(shí)，同時(shí)所有的材料都是在實(shí)驗(yàn)室溫度下配制，有效地保證了現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性和可行性。4、本專利技術(shù)所提供的ACP材料具有良好的剪切稀釋行，在一定剪切速率下，觸變結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞，然后持壓強(qiáng)度會(huì)迅速下降，反映了該材料具有良好的泵入性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)提供的材料膠凝前在一定剪切速率下的持壓強(qiáng)度；圖2為本專利技術(shù)提供的材料膠凝后在一定剪切速率下的封堵強(qiáng)度。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)做詳細(xì)具體的說明，但是本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。以下實(shí)施例中預(yù)糊化淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉或木薯淀粉；交聯(lián)劑為有機(jī)鈦交聯(lián)劑、有機(jī)鉻交聯(lián)劑或有機(jī)鈰交聯(lián)劑；引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。實(shí)施例1本實(shí)施例中提供的ACP材料制備方法如下：取30g丙烯酰胺溶于78g水中，再向其中加入10g預(yù)糊化淀粉，高速攪拌均勻后，加入0.08g交聯(lián)劑攪拌均勻，加入0.17g引發(fā)劑攪拌均勻，加入2.5g緩凝劑攪拌均勻，將得到的混合物放入60℃恒溫箱中反應(yīng)2小時(shí)。該ACP材料的膠凝時(shí)間為130min左右，膠凝前材料持壓強(qiáng)度可達(dá)到178.6Pa，如圖1所示，剪切靜止后4s左右可恢復(fù)材料的觸變結(jié)構(gòu)，膠凝后材料封堵強(qiáng)度可達(dá)到82320Pa，如圖2所示。實(shí)施例2本實(shí)施例中提供的ACP材料制備方法如下：取20g丙烯酰胺溶于83g水中，再向其中加入15g預(yù)糊化淀粉，高速攪拌均勻后，加入0.17g交聯(lián)劑攪拌均勻，加入0.25g引發(fā)劑攪拌均勻，加入1.7g緩凝劑攪拌均勻，將得到的混合物放入48℃恒溫箱中反應(yīng)5.5小時(shí)。該ACP材料的膠凝時(shí)間為100min左右，膠本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料，其特征在于包括以下組分，各組分以及各組分的質(zhì)量份數(shù)分別為：預(yù)糊化淀粉5～25份，丙烯酰胺10～30份，交聯(lián)劑0.05～0.5份，引發(fā)劑0.1～0.5份，緩凝劑0.5～5份，水50～100份。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料，其特征在于包括以下組分，各組分以及各組分的質(zhì)量份數(shù)分別為：預(yù)糊化淀粉5～25份，丙烯酰胺10～30份，交聯(lián)劑0.05～0.5份，引發(fā)劑0.1～0.5份，緩凝劑0.5～5份，水50～100份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料，其特征在于：所述預(yù)糊化淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉或木薯淀粉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高觸變水平井環(huán)空化學(xué)封隔器材料，其特征在于：所述交聯(lián)劑為有機(jī)鈦交聯(lián)劑、有機(jī)鉻交聯(lián)劑或有機(jī)鈰交聯(lián)劑。4.根...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：柳建新，章震，趙眾從，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
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