[发明专利]一种堵水组合物、堵水剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种堵水组合物、堵水剂及其制备方法，属于油气井堵水封窜用化学产品技术领域。本发明的堵水组合物，由以下重量份数的组分组成：G级高抗硫油井水泥30～50份，硅粉13～18份，微硅1.5～3份，膨胀剂1～2.2份，分散剂1～2.2份，消泡剂0.1～0.3份，磺化三聚氰胺甲醛树脂5～8份，十二烷基苯磺酸钠1.5～3份，丁苯胶乳5～8份，缓凝剂1.5～2.2份。本发明的堵水组合物，具有较强的耐修复和耐腐蚀能力，使用时将其与水混合即可。

技术领域

本发明涉及一种堵水组合物、堵水剂及其制备方法，属于油气井堵水封窜用化学产品技术领域。

背景技术

高含硫气田具有高温(130℃左右)、高含H₂S(12％～14％)和CO₂(8％～10％)等特点，随着开采程度增加，部分生产井开始产水，并且产水量较大，使气藏的边水、底水突进，导致气井产量迅速递减，天然气质量降低，硫化氢在湿环境下会对管柱加速腐蚀；还会对地面集输系统、水处理系统造成较大压力，严重影响高含硫气井开发。

井筒堵水是气井生产层大量出水的主要解决办法之一。目前堵水方式主要有机械堵水和化学堵水。机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气井出水层位，但封堵时间相对较短。化学堵水方式采用化学堵剂选择性地、非选择性地控制油气井出水，堵水剂注入井筒，形成井筒灰塞，将生产层与出水层隔开，化学堵水剂封堵时间长，但难以控制堵剂流向。气井堵水普遍采用机械管柱和化学堵水相结合的工艺措施，实现高含硫气井长期有效封堵的关键是化学堵水剂。

高含硫气田目前所用化学堵水剂为胶乳水泥浆体系，由油井水泥(G级水泥)、硅粉(150目～180目)、填充剂(密度2.2～2.3g/cm³)、防窜剂(硼砂与酒石酸、柠檬酸的混合物)、膨胀剂(明矾石、二水石膏中的一种或两种)、胶乳(由苯乙烯、丁二烯乳液和丙烯酸聚合而成的羧基丁苯胶乳)、缓凝剂(磺烷基木质素、磺化单宁、磺化栲胶、丹宁酸钠中的一种或两种)、消泡剂(由二甲基硅油与异辛醇按质量比1:1.5混合而成)以及液体组成。该胶乳水泥浆体系具备堵水封窜效果，其中的胶乳使该体系具备优良的流变性，防窜剂使该体系具备防气窜效果，胶乳与防窜剂协同作用使该体系具备防气窜效果，硅粉及填充剂协同作用使该体系具备较高强度，膨胀剂使该体系具备膨胀性。该胶乳水泥浆样品制备后，流变系数n＝0.69，稠度系数k＝0.37，现场采用连续油管泵入时，泵压达到18MPa，接近连续油管施工的极限泵压20MPa，对连续油管造成一定的负荷，施工风险增大；在硫化氢腐蚀实验中，抗压强度为19.8MPa，渗透率为125.7×10^-6μm²。故该胶乳水泥浆体系，具备较好的抗硫化氢性能；在自修复实验中，样品制备养护3天以后的抗压强度为21.5MPa，渗透率为78.69×10^-6μm²，制造裂缝后在高温高压条件下养护4周以后，抗压强度仅为6.0MPa、渗透率恢复到643.2×10^-6μm²，不具备自修复能力；水泥石受到外力作用开裂时无法自修复易导致水窜气窜。

申请公布号为CN103540301A的中国发明专利公开了一种自修复胶乳固井水泥浆体系，由固井自修复剂、油井水泥、固井胶乳、水泥浆分散剂、水泥浆滤失剂、消泡剂以及液体组成。该自修复胶乳固井水泥浆体系具有自修复性能，能够对固化后水泥环损伤如微裂缝和微间隙进行自动修复，从而提高了胶乳固井水泥浆的性能。该样品配制以后，流变系数n＝0.78，稠度系数k＝0.24，若采用连续油管泵入，经计算，泵压可达到20MPa，超过连续油管施工的最高泵压值；在自修复实验中，样品制备养护3天以后的抗压强度为24.8MPa，渗透率为634.34×10^-6μm²，制造裂缝后在高温高压条件下养护4周以后，抗压强度恢复到24.8MPa、渗透率恢复到124.14×10^-6μm²，说明具有自修复能力较好；在硫化氢腐蚀实验中，腐蚀后样品融化破碎，无法测抗压强度、渗透率，故不具备抗硫化氢性能，不适用于高含硫气井连续油管进行井筒封堵。