一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶及制备方法

摘要

本发明提供了一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶及制备方法，是由以下组份按照重量份组成：水溶性高分子聚合物0.7-0.9份、两性金属离子交联剂0.44-0.55份、破胶剂0.025-0.3份、淀粉5-10份、可降解纤维增强剂0.2-0.5份，氯酸盐0.9-1.1份、水100份。聚合物凝胶暂堵剂在作业完成后，能实现自动、及时彻底破胶，利用地层压力或者返排技术，顺利返排，对地层伤害较低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶及制备方法。

背景技术

在气井修井作业过程中，保持修井液良好的性能是修井作业成功与否 的关键，修井液不但要提供足够安全的平衡压力，保证施工作业安全顺利 进行，而且同时又要能防止其向地层漏失。修井液在压力系数低，存在多 压力层系的油气井修井作业中，如果修井液设计不当将会出现高压层压不 住，低压层严重漏失的上喷下漏的情况，进入气层的修井液会严重损害油 气储层，引起气层减产、停产。目前，在气井修井作业中，工程上常采用 暂堵液，将压井液与产层隔离，阻止压井液漏入地层，但目前国内外低压 气井暂堵体系较多，常用的为泡沫液暂堵剂和颗粒暂堵剂，泡沫液暂堵剂 存在泡沫稳定性的问题和现场配液工作量大的问题，颗粒暂堵剂经常会出 现颗粒“滞留”在气层，返排困难的情况。因此，在实际作业过程中，均 存在暂堵效果差，液体漏失入地层，返排困难的问题。

本发明提出采用聚合物凝胶来做暂堵剂，利用分子量适中、水解度高、 增粘效果良好的聚合物做主剂，溶解于一定矿化度的水溶液中，加入一定 量的两性金属交联剂来控制交联体系，实现延迟成胶，再通过给溶液体系 中加入一定成层强度剂来增强凝胶的强度，同时加入一定量的胶囊延迟破 胶剂，形成的聚合物凝胶暂堵剂能在地层温度条件下形成能依靠液体的粘 弹性、挂壁性在油套管内形成一定长度的液体胶塞，封堵产层进行低压气 井常规修井暂堵、气井带压修井环空暂堵作业。该暂堵凝胶在作业完成后， 能实现自动、及时彻底破胶，利用地层压力或者返排技术，顺利返排，对 地层伤害较低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种能实现自动、及时彻底破胶，利用地 层压力或者返排技术，顺利返排，对地层伤害较低暂堵凝胶及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种用于低压气井修井的 低伤害暂堵凝胶，是由以下组份按照重量份组成：水溶性高分子聚合物 0.7-0.9份、两性金属离子交联剂0.44-0.55份、破胶剂0.025-0.3份、淀 粉5-10份、可降解纤维增强剂0.2-0.5份，氯酸盐0.9-1.1份、水100份。

所述的水溶性高分子聚合物是聚丙烯酰胺。

所述的破胶剂是氧化性胶囊破胶剂或者次氯酸盐破胶剂。

所述的淀粉是木薯淀粉。

所述的氯酸盐是氯化钾或者氯化钠。

一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶的制备方法，按照以下步骤进 行的：

步骤1)水溶性高分子聚合物溶液的配制：在25℃的条件下，将100份 的水放入到电动搅拌机中，并把电动搅拌机的转速调至100转/分钟，在电 动搅拌机的搅拌下，20分钟内，向水中均匀的加入0.7-0.9份的水溶性高 分子聚合物，水溶性高分子聚合物加入完成后，电动搅拌机连续搅拌3-5 小时，同时向电动搅拌机中加入0.9-1.1份的氯酸盐，使水溶性高分子聚 合物完全均匀溶解；

步骤2)可降解纤维增强剂的添加：在25℃的条件下，调节电动搅拌机 的转速，使其为200转/分钟，在电动搅拌机搅拌的条件下，向步骤1)中 制得的溶液中加入5-10份淀粉，然后再向电动搅拌机中加入0.2-0.5份可 降解纤维增强剂，使淀粉和可降解纤维增强剂完全均匀溶解，当电动搅拌 机中的溶液由透明变为不透明的乳白色，进行下一步；

步骤3)两性金属离子交联剂的添加：保持电动搅拌机在200转/分钟的 转速下，向电动搅拌机中经过步骤2)制得的不透明乳白色的溶液中滴加 0.44-0.55份两性金属离子交联剂，并持续搅拌，当电动搅拌机中的溶液颜 色从乳白色变为深褐色时，进行下一步；

步骤4)破胶剂的添加：保持25℃温度，电动搅拌机转速为200转/分 钟的情况下，向电动搅拌机中经过步骤3)制得的溶液中加入0.025-0.3份 的破胶剂，并搅拌均匀，该制得的混合溶液在40℃-120℃的条件下，形成 暂堵凝胶。

本发明采用上述技术方案，具有以下优点：

1.组成聚合物暂堵凝胶的主要六种组分均为工业化产品，成本低，可 以在修井作业中广泛使用。

2.本发明涉及的聚合物凝胶暂堵剂能在地层温度条件下形成能依靠液 体的粘弹性、挂壁性在油套管内形成一定长度的液体胶塞，封堵产层进行 低压气井常规修井暂堵、气井带压修井环空暂堵作业。

3.本发明涉及的聚合物凝胶暂堵剂在作业完成后，能实现自动、及时 彻底破胶，利用地层压力或者返排技术，顺利返排，对地层伤害较低。

4.本发明涉及的聚合物凝胶暂堵剂六种组分中，五种组分为干粉，一 种为液体，运输储存方便，简单，现场配置工艺简单。

具体实施方式

下面实施例进一步对一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶及制备 方法进行详细的说明。

实施例1

一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶，是由以下组份按照重量份 组成：水溶性高分子聚合物0.7-0.9份、两性金属离子交联剂0.44-0.55 份、破胶剂0.025-0.3份、淀粉5-10份、可降解纤维增强剂0.2-0.5份， 氯酸盐0.9-1.1份、水100份。

并按照以下步骤制得：

步骤1)水溶性高分子聚合物溶液的配制：在25℃的条件下，将100份 的水放入到电动搅拌机中，并把电动搅拌机的转速调至100转/分钟，在电 动搅拌机的搅拌下，20分钟内，向水中均匀的加入0.7-0.9份的水溶性高 分子聚合物，水溶性高分子聚合物加入完成后，电动搅拌机连续搅拌3-5 小时，同时向电动搅拌机中加入0.9-1.1份的氯酸盐，使水溶性高分子聚 合物完全均匀溶解；

步骤2)可降解纤维增强剂的添加：在25℃的条件下，调节电动搅拌机 的转速，使其为200转/分钟，在电动搅拌机搅拌的条件下，向步骤1)中 制得的溶液中加入5-10份淀粉，然后再向电动搅拌机中加入0.2-0.5份可 降解纤维增强剂，使淀粉和可降解纤维增强剂完全均匀溶解，当电动搅拌 机中的溶液由透明变为不透明的乳白色，进行下一步；

步骤3)两性金属离子交联剂的添加：保持电动搅拌机在200转/分钟的 转速下，向电动搅拌机中经过步骤2)制得的不透明乳白色的溶液中滴加 0.44-0.55份两性金属离子交联剂，并持续搅拌，当电动搅拌机中的溶液颜 色从乳白色变为深褐色时，进行下一步；

步骤4)破胶剂的添加：保持25℃温度，电动搅拌机转速为200转/分 钟的情况下，向电动搅拌机中经过步骤3)制得的溶液中加入0.025-0.3份 的破胶剂，并搅拌均匀，该制得的混合溶液在40℃-120℃的条件下，2-5 小时内可以形成凝胶，可以形成有效的封堵，在3天内凝胶体系自动破胶， 破胶后粘度小于20mpa.s。可以看出该聚合物凝胶暂堵剂在作业完成后，能 实现自动、及时彻底破胶，利用地层压力或者返排技术，顺利返排，对地 层伤害较低。

实施例2

一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶，是由以下组份按照重量份 组成：聚丙烯酰胺0.7份、两性金属离子交联剂0.44份、氧化性胶囊破胶 剂0.025份、木薯淀粉5份、可降解纤维增强剂0.2份，氯酸盐0.9份、 水100份。

并按照以下步骤制得：

步骤1)水溶性高分子聚合物溶液的配制：在25℃的条件下，将100份 的水放入到电动搅拌机中，并把电动搅拌机的转速调至100转/分钟，在电 动搅拌机的搅拌下，20分钟内，向水中均匀的加入0.7份的聚丙烯酰胺， 聚丙烯酰胺加入完成后，电动搅拌机连续搅拌3小时，同时向电动搅拌机 中加入0.9份的氯化钾，使聚丙烯酰胺完全均匀溶解；

步骤2)可降解纤维增强剂的添加：在25℃的条件下，调节电动搅拌机 的转速，使其为200转/分钟，在电动搅拌机搅拌的条件下，向步骤1)中 制得的溶液中加入5份木薯淀粉，然后再向电动搅拌机中加入0.2份可降 解纤维增强剂，使木薯淀粉和可降解纤维增强剂完全均匀溶解，当电动搅 拌机中的溶液由透明变为不透明的乳白色，进行下一步；

步骤3)两性金属离子交联剂的添加：保持电动搅拌机在200转/分钟的 转速下，向电动搅拌机中经过步骤2)制得的不透明乳白色的溶液中滴加 0.44份两性金属离子交联剂，并持续搅拌，当电动搅拌机中的溶液颜色从 乳白色变为深褐色时，进行下一步；

步骤4)破胶剂的添加：保持25℃温度，电动搅拌机转速为200转/分 钟的情况下，若使用的地层的温度为50-60℃，向电动搅拌机中经过步骤3) 制得的溶液中加入0.025份的氧化性胶囊破胶剂，并搅拌均匀，该制得的 混合溶液在地层的温度为50-60℃的条件下，2小时内可以形成凝胶，可以 形成有效的封堵，在3天内凝胶体系自动破胶，破胶后粘度为19mpa.s。可 以看出该聚合物凝胶暂堵剂在作业完成后，能实现自动、及时彻底破胶， 利用地层压力或者返排技术，顺利返排，对地层伤害较低。

实施例3

一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶，是由以下组份按照重量份 组成：聚丙烯酰胺0.9份、两性金属离子交联剂0.55份、次氯酸盐破胶剂 0.3份、木薯淀粉10份、可降解纤维增强剂0.5份，氯化钠1.1份、水100 份。

并按照以下步骤制得：

步骤1)水溶性高分子聚合物溶液的配制：在25℃的条件下，将100份 的水放入到电动搅拌机中，并把电动搅拌机的转速调至100转/分钟，在电 动搅拌机的搅拌下，20分钟内，向水中均匀的加入0.9份的聚丙烯酰胺， 聚丙烯酰胺加入完成后，电动搅拌机连续搅拌5小时，同时向电动搅拌机 中加入1.1份的氯化钠，使聚丙烯酰胺完全均匀溶解；

步骤2)可降解纤维增强剂的添加：在25℃的条件下，调节电动搅拌机 的转速，使其为200转/分钟，在电动搅拌机搅拌的条件下，向步骤1)中 制得的溶液中加入10份木薯淀粉，然后再向电动搅拌机中加入0.5份可降 解纤维增强剂，使淀粉和可降解纤维增强剂完全均匀溶解，当电动搅拌机 中的溶液由透明变为不透明的乳白色，进行下一步；

步骤3)两性金属离子交联剂的添加：保持电动搅拌机在200转/分钟的 转速下，向电动搅拌机中经过步骤2)制得的不透明乳白色的溶液中滴加 0.55份两性金属离子交联剂，并持续搅拌，当电动搅拌机中的溶液颜色从 乳白色变为深褐色时，进行下一步；

步骤4)破胶剂的添加：保持25℃温度，电动搅拌机转速为200转/分 钟的情况下，若使用的地层的温度为40℃，向电动搅拌机中经过步骤3) 制得的溶液中加入0.3份的次氯酸盐破胶剂，并搅拌均匀，该制得的混合 溶液在层的温度为40℃的条件下，5小时内可以形成凝胶，可以形成有效 的封堵，在3天内凝胶体系自动破胶，破胶后粘度20mpa.s。可以看出该聚 合物凝胶暂堵剂在作业完成后，能实现自动、及时彻底破胶，利用地层压 力或者返排技术，顺利返排，对地层伤害较低。

实施例4

一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶，是由以下组份按照重量份 组成：聚丙烯酰胺0.8份、两性金属离子交联剂0.5份、氧化性胶囊破胶 剂0.028份、木薯淀粉8份、可降解纤维增强剂0.35份，氯化钠1份、水 100份。

并按照以下步骤制得：

步骤1)水溶性高分子聚合物溶液的配制：在25℃的条件下，将100份 的水放入到电动搅拌机中，并把电动搅拌机的转速调至100转/分钟，在电 动搅拌机的搅拌下，20分钟内，向水中均匀的加入0.8份的聚丙烯酰胺， 聚丙烯酰胺加入完成后，电动搅拌机连续搅拌4小时，同时向电动搅拌机 中加入1份的氯化钠，使聚丙烯酰胺完全均匀溶解；

步骤2)可降解纤维增强剂的添加：在25℃的条件下，调节电动搅拌机 的转速，使其为200转/分钟，在电动搅拌机搅拌的条件下，向步骤1)中 制得的溶液中加入8份木薯淀粉，然后再向电动搅拌机中加入0.35份可降 解纤维增强剂，使淀粉和可降解纤维增强剂完全均匀溶解，当电动搅拌机 中的溶液由透明变为不透明的乳白色，进行下一步；

步骤3)两性金属离子交联剂的添加：保持电动搅拌机在200转/分钟的 转速下，向电动搅拌机中经过步骤2)制得的不透明乳白色的溶液中滴加0.5 份两性金属离子交联剂，并持续搅拌，当电动搅拌机中的溶液颜色从乳白 色变为深褐色时，进行下一步；

步骤4)破胶剂的添加：保持25℃温度，电动搅拌机转速为200转/分 钟的情况下，若地层为80-120℃高温地层，向电动搅拌机中经过步骤3) 制得的溶液中逐渐加入氧化性胶囊破胶剂0.028份(高温氧化性胶囊破胶 剂0.02份+低温氧化性胶囊破胶剂0.008份)，并搅拌均匀，该制得的混合 溶液在地层为80-120℃高温的条件下，4小时内可以形成凝胶，可以形成 有效的封堵，在3天内凝胶体系自动破胶，破胶后粘度15mpa.s。可以看出 该聚合物凝胶暂堵剂在作业完成后，能实现自动、及时彻底破胶，利用地 层压力或者返排技术，顺利返排，对地层伤害较低。

实施例5

一种用于低压气井修井的低伤害暂堵凝胶，是由以下组份按照重量份 组成：聚丙烯酰胺8g、两性金属离子交联剂5.2g、氧化性胶囊破胶剂0.25g、 木薯淀粉50g、可降解纤维增强剂3g，氯化钠8g、水1000份ml。

并按照以下步骤制得：

步骤1)水溶性高分子聚合物溶液的配制：在25℃的条件下，将100份 的水放入到电动搅拌机中，并把电动搅拌机的转速调至100转/分钟，在电 动搅拌机的搅拌下，20分钟内，向水中均匀的加入8g的聚丙烯酰胺，聚丙 烯酰胺加入完成后，电动搅拌机连续搅拌4小时，同时向电动搅拌机中加 入8g的氯化钠，使聚丙烯酰胺完全均匀溶解；

步骤2)可降解纤维增强剂的添加：在25℃的条件下，调节电动搅拌机 的转速，使其为200转/分钟，在电动搅拌机搅拌的条件下，向步骤1)中 制得的溶液中加入50g份木薯淀粉，然后再向电动搅拌机中加入3g份可降 解纤维增强剂，使淀粉和可降解纤维增强剂完全均匀溶解，当电动搅拌机 中的溶液由透明变为不透明的乳白色，进行下一步；

步骤3)两性金属离子交联剂的添加：保持电动搅拌机在200转/分钟的 转速下，向电动搅拌机中经过步骤2)制得的不透明乳白色的溶液中滴加 5.2g份两性金属离子交联剂，并持续搅拌，当电动搅拌机中的溶液颜色从 乳白色变为深褐色时，进行下一步；

步骤4)破胶剂的添加：保持25℃温度，电动搅拌机转速为200转/分 钟的情况下，若地层为80-120℃高温地层，向电动搅拌机中经过步骤3) 制得的溶液中逐渐加入氧化性胶囊破胶剂0.25g(高温氧化性胶囊破胶剂 0.2g+低温氧化性胶囊破胶剂0.05g)，并搅拌均匀，该制得的混合溶液在地 层为80-120℃高温的条件下，4小时内可以形成凝胶，可以形成有效的封 堵，在3天内凝胶体系自动破胶，破胶后粘度16mpa.s。可以看出该聚合物 凝胶暂堵剂在作业完成后，能实现自动、及时彻底破胶，利用地层压力或 者返排技术，顺利返排，对地层伤害较低。

实施例1-5所提供的暂堵凝胶，

1.组成聚合物暂堵凝胶的主要六种组分均为工业化产品，成本低，可 以在修井作业中广泛使用。

2.本发明涉及的聚合物凝胶暂堵剂能在地层温度条件下形成能依靠液 体的粘弹性、挂壁性在油套管内形成一定长度的液体胶塞，封堵产层进行 低压气井常规修井暂堵、气井带压修井环空暂堵作业。

3.本发明涉及的聚合物凝胶暂堵剂在作业完成后，能实现自动、及时 彻底破胶，利用地层压力或者返排技术，顺利返排，对地层伤害较低。

4.本发明涉及的聚合物凝胶暂堵剂六种组分中，五种组分为干粉，一 种为液体，运输储存方便，简单，现场配置工艺简单。

实施例2和3中提供的暂堵凝胶主要用于80℃以下的底层，实施例4和 5中的相对于实施例2和3中提供的暂堵凝胶主要适用于80-12℃的地层使 用，不同地层温度的实用对破胶后的粘度需求不同。

上述实施例1-5任一实施例中所述的可降解纤维增强剂是四川博仁达提 供的Y80型纤维。所述的两性金属离子交联剂是由胜利油田采油工艺研究 院提供的多重乳液型有机铬和有机酸构成的延缓交联体系。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的 限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。