水平井堵水用强触变膨胀型高强度化学堵剂

摘要

本发明涉及一种水平井堵水用强触变膨胀型高强度化学堵剂，包括按质量份数计的下述组分：超细水泥54-63份；碳酸钙粉2-5.3份；纤维素0.1-0.3份；调节剂1.4-1.9份；水33-39份；其生产步骤是：将相应组分纤维素、调节剂、碳酸钙粉和超细水泥按顺序加入水中搅拌均匀，即得该堵剂混合液。该堵剂具有很强的触变性能，停止泵注后能快速形成网络结构而失去流动性，有效的滞留在水平的井筒和环空；凝固后体积产生膨胀，并具有较高的强度和永久性封堵作用，能完全封堵水平的出水段或筛管和地层之间的环空，达到降低水平井含水的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田水平井堵水化学堵剂，该堵剂主要用于油田 套管完井的水平井堵水以及筛管完井的水平井管外环空的化学分隔 堵水。

背景技术

近几年我国油田水平井的数量急剧增加，已成为石油工业开发过 程中加快产能建设速度、提高采油效率、增加可采储量的重要技术手 段，但水平井出水问题已成为制约水平井产能的主要因素之一。如大 港油田已投产水平井综合含水已高达70％以上，冀东等其它油田也不 同程度存在该问题。但由于水平井特殊的井身结构及完井方式，水平 井堵水技术已成为嗜待解决的难题。

我国油田水平井完井方式包括射孔完井和筛管完井，其中筛管完 井是主要的完井方式，且绝大多数为没有采取管外分隔的割缝筛管方 式完井。由于井型及完井方式的特殊性，在直井中常用的堵剂和工艺 方法无法满足水平井堵水的需要。特别是管外没有裸眼封隔器分割层 段的筛管完井方式，由于割缝管内外及地层之间相互连通，堵剂无法 注入出水层达到堵水的目的，只能通过封隔筛管和岩石壁面之间的环 空的方式封堵出水段。

目前国内用于水平井堵水的堵剂主要采用聚合物凝胶，堵剂强度 小于1MPa，无论是封堵出水层还是封堵管外环空，不能完全满足水 平井生产压差的要求，且耐温性能较差，总体堵水效果差。另外油田 常用的水泥类堵剂虽然强度高，有效期长，但注入性差，凝固后体积 收缩，不能完全封堵水平的环空，不能在水平井堵水中应用。

发明内容

为克服上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提 供一种适合水平井堵水的堵剂，该堵剂具有很强的触变性能，停止泵 注后能快速形成网络结构而失去流动性，有效的滞留在水平的井筒和 环空；凝固后体积产生膨胀，并具有较高的强度和永久性封堵作用， 能完全封堵水平的出水段或筛管和地层之间的环空，达到降低水平井 含水的目的。

为解决上述技术问题，本发明水平井堵水用强触变膨胀型高强度 化学堵剂包括按质量份数计的下述组分：超细水泥54-63份；碳酸 钙粉2-5.3份；纤维素0.1-0.3份；调节剂1.4-1.9份；水33-39 份；

其生产方法包括如下步骤：

a.将水放入搅拌罐中，将纤维素加入搅拌罐中搅拌，得到均匀分 散溶液；

b.加入调节剂搅拌均匀；

c.加入碳酸钙粉搅拌均匀；

d.加入超细水泥搅拌均匀；

e.将混合液注入水平井预定水平段中，实现对水平段的分隔及对 水平段管外环空的有效封堵。

上述超细水泥为油井水泥加工而成，平均粒径小于5um。

上述碳酸钙粉为纳米碳酸钙，平均粒径为300-500nm。

上述纤维素为羟乙基纤维素或羟丙基羟乙基纤维素。

上述调节剂为聚丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物。

上述水为清水。

本发明水平井堵水用强触变膨胀型高强度化学堵剂具有极强的 触变性，在停止外力搅拌后5-15min形成网架结构而失去流动性，在 外力的作用下又可恢复流动性，流动屈服值可达到200-600KPa。这 种强烈的触变性能使堵剂有效的滞留在水平的筛管与井壁的环空，同 时注入完成后清洗井筒时位于环空的堵剂不被破坏；该堵剂呈均匀的 溶胶体，不析水分层，凝固后体积能膨胀1-2％，能完全封堵水平的 管外环空；该堵剂的抗压强度大于10MPa，是聚合物凝胶堵剂的10 倍以上，能满足油井生产压差的要求；该堵剂的在30-90℃下从网状 结构到高强度固体的凝固时间大于4h，使用安全；与聚合物凝胶堵 剂相比，本发明堵剂具有永久性封堵出水井段的效果。

具体实施方式

本发明水平井堵水用强触变膨胀型高强度化学堵剂所需组分均 为工业用品，可自市场购置。

本发明的技术原理是：

(1)粒径很小超细水泥、纳米碳酸钙颗粒分散于纤维素溶液中， 在达到一定浓度后形成超细颗粒的溶胶，在停止外力搅拌后颗粒之间 由于相互吸附而形成强度较高的网架结构。网架结构的屈服值测定方 法如下：

将配制好的堵剂装入一定长度的油管短节，在设定温度下养护 30min，然后用泵注入清水顶替堵剂，记录管内堵剂开始流动的最高压 力，并通过下面公式计算其屈服值。

式中ΔP：启动过程中油管两端压差最大值

D：油管直径

L：油管长度

て_y：堵剂的屈服值

(2)纤维素为具有表面活性的高分子聚合物，其作用一是悬浮 超细颗粒而形成稳定的溶胶溶液；二是产生泡沫使超细颗粒凝固后体 积膨胀。

(3)控制剂的加入可以控制堵剂的凝固时间，即控制溶胶从形 成网架结构后到形成高强度固体的时间，保证使用安全。

下面结合生产实验实例及具体应用过程对本发明做进一步的详 细说明：

实施例1

向33份清水中缓慢加入0.1份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌 的条件下依次加入1.9份控制剂、2份纳米碳酸钙、63份超细水泥后 搅拌均匀，放于90℃恒温箱中养护48h。

该配方在放入烘箱后5min即失去流动性，用玻璃棒强力搅拌后 又恢复流动性，270min后初步凝固，凝固后体积膨胀1.8％，抗压强度 16.4MPa。

实施例2

向36.44份清水中缓慢加入0.15份纤维素，搅拌溶解均匀；在 搅拌条件下依次加入1.32份控制剂、4.03份纳米碳酸钙、58.06份 超细水泥并搅拌均匀，放于90℃恒温箱中养护48h。

该配方在放入烘箱后8min失去流动性，用玻璃棒强力搅拌后可 恢复流动性，330min后初步凝固，凝固后体积膨胀1.4％，抗压强度 13.3MPa。

实施例3

向39份清水中缓慢加入0.3份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌 条件下依次加入1.4份控制剂、5.3份纳米碳酸钙、54份超细水泥并 搅拌均匀，放于90℃恒温箱中养护48h。

该配方在放入烘箱后15min失去流动性，用玻璃棒强力搅拌后可 恢复流动性，480min后初步凝固，凝固后体积膨胀1.2％，抗压强度 11.6MPa。