本發(fā)明涉及油井堵水
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：我國80％以上的陸上石油依靠注水開發(fā)。一個油藏往往由多個油層組成，由于各油層滲透性存在差異性，注入水將沿高滲透層突進，造成油井過早水淹，影響油井的開采效率，因此有必要對油井進行堵水。目前油田普遍采用的堵水方法是化學(xué)堵水，即向井中的高含水層注入堵劑，從而降低近井地帶地層的水相滲透率、封堵高滲透層或水流大通道、降低高壓含水層對油層段層間干擾的技術(shù)手段，進而達到降低油井產(chǎn)水量、增加產(chǎn)油量、改善開發(fā)效果目的?；瘜W(xué)堵水所用的堵劑可以分為有機堵劑和無機堵劑兩類。其中，有機堵劑主要包括固態(tài)樹脂類、聚合物凝膠類等。有機堵劑雖然強度較高、對沙粒有較強的結(jié)合力，但其適用溫度范圍較窄，僅適用于30～120℃的油藏。無機堵劑主要包括水泥類堵劑、無機鹽類沉淀型堵劑等，其主要特點是穩(wěn)定性好、耐高溫、強度高。例如，公開號為CN104312559A的中國專利公開了一種適用溫度為90-120℃的硅酸鹽堵劑；公開號為CN104479151A的中國專利公開了一種聚乙烯亞胺交聯(lián)高溫堵水調(diào)剖劑，該堵劑在140℃的高溫下仍然具有較強的封堵能力；“納米堵劑在油田超深疑難井封堵上的應(yīng)用研究”(陳淵、陳旭.石油鉆探技術(shù)，2007，35(6)：85-88.)公開了一種納米堵劑，該納米堵劑在130℃、壓力40MPa的條件下的稠化時間能夠達到5.8h。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：現(xiàn)有的無機堵劑僅能夠滿足140℃油藏的堵水需求，當油藏溫度達到180℃以上時，現(xiàn)有的無機堵劑不發(fā)生稠化，不能起到堵水效果；或者稠化時間非常短，對于井深在4500米以上的油井來說，堵劑在未到達目標位置之前就發(fā)生稠化，造成設(shè)備堵塞。因此，現(xiàn)有的無機堵劑不能滿足井深4500米以上、溫度180℃以上的 超深超高溫油井的堵水需要。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠滿足井深4500米以上、溫度180℃以上的超深超高溫油井堵水需要的復(fù)合無機堵劑及其制備方法。具體而言，包括以下的技術(shù)方案：本發(fā)明第一方面提供一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑，所述復(fù)合無機堵劑的原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：粒徑為15×10-3mm以下的油井水泥顆粒，8％～12％；粒徑為15×10-3mm以下的氧化鈣顆粒，16％～24％；降失水劑，0.5％～4.5％；緩凝劑，1％～5％；水，余量；其中，所述降失水劑為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺以及丙烯酰胺按照以下制備方法制備得到的共聚物，所述制備方法為：將所述丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸溶于水中得到單體溶液，將所述單體溶液的pH值調(diào)節(jié)至6.5～6.6并升溫至50℃～60℃，然后加入所述N,N-二甲基丙烯酰胺，混合均勻后繼續(xù)在50℃～60℃下反應(yīng)2～4小時，所得產(chǎn)物經(jīng)干燥粉碎后即得所述降失水劑；以所述丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸的總質(zhì)量為100％計，所述丙烯酰胺的質(zhì)量百分比為10％～25％，所述N,N-二甲基丙烯酰胺的質(zhì)量百分比為15％～60％，余量為所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸；所述緩凝劑包括硼酸和四硼酸鈉中的至少一種以及酒石酸、葡萄糖酸鈣、羥基二胺甲叉膦酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四甲叉膦酸鈣、乙二胺四甲叉膦酸鈉和乙二胺五甲叉膦酸中的至少一種。優(yōu)選地，所述緩凝劑為硼酸、酒石酸以及乙二胺四甲叉膦酸鈉的混合物。優(yōu)選地，以所述緩凝劑的質(zhì)量為100％計，所述硼酸的質(zhì)量百分比為30％～55％，所述酒石酸的質(zhì)量百分比為15％～30％，余量為乙二胺四甲叉膦酸鈉。優(yōu)選地，所述緩凝劑為四硼酸鈉、葡萄糖酸鈣以及乙二胺四乙酸的混合物。優(yōu)選地，以所述緩凝劑的質(zhì)量為100％計，所述四硼酸鈉的質(zhì)量百分比為 50％～60％、所述葡萄糖酸鈣的質(zhì)量百分比為15％～35％、其余為乙二胺四乙酸。優(yōu)選地，所述油井水泥顆粒的粒徑為5×10-3mm～15×10-3mm。優(yōu)選地，所述氧化鈣顆粒的粒徑為5×10-3mm～15×10-3mm。本發(fā)明第二方面提供一種本發(fā)明第一方面所述的復(fù)合無機堵劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：步驟a，將丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸溶于水中得到單體溶液，將所述單體溶液的pH值調(diào)節(jié)至6.5～6.6并升溫至50℃～60℃，然后加入N,N-二甲基丙烯酰胺，混合均勻后繼續(xù)在50℃～60℃下反應(yīng)2～4小時，所得產(chǎn)物經(jīng)干燥粉碎后得到降失水劑；以所述丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸的總質(zhì)量為100％計，所述丙烯酰胺的質(zhì)量百分比為10％～25％，所述N,N-二甲基丙烯酰胺的質(zhì)量百分比為15％～60％，余量為所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸；步驟b，將步驟a所得降失水劑、緩凝劑加入水中，混合均勻得到降失水劑和緩凝劑的混合溶液；步驟c，將油井水泥顆粒和氧化鈣顆粒混合均勻得到油井水泥顆粒和氧化鈣顆粒的混合物；步驟d，將步驟c得到的油井水泥顆粒和氧化鈣顆粒的混合物添加到步驟b得到的降失水劑和緩凝劑的混合溶液中，混合均勻后即得所述復(fù)合無機堵劑。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明通過優(yōu)化降失水劑的分子結(jié)構(gòu)和緩凝劑的組成，得到了一種具有良好耐高溫性能的用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑。該復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中的稠化時間在15小時以上，封堵壓力能夠達到60MPa以上，滿足井深4500米以上、溫度180℃以上的超深超高溫油井的堵水需要，特別適用于對溫度180℃～230℃、井深4500米～6500米的超深超高溫油井進行堵水。具體實施方式為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。本發(fā)明實施例提供一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑，該復(fù)合無機堵劑的原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：粒徑為15×10-3mm以下的油井水泥顆粒，8％～12％；粒徑為15×10-3mm以下的氧化鈣顆粒，16％～24％；降失水劑，0.5％～4.5％；緩凝劑，1％～5％；水，余量；其中，降失水劑為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺以及丙烯酰胺按照以下制備方法制備得到的共聚物，制備方法具體為：將丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸溶于水中得到單體溶液，將單體溶液的pH值調(diào)節(jié)至6.5～6.6并升溫至50℃～60℃，然后加入N,N-二甲基丙烯酰胺，混合均勻后繼續(xù)在50℃～60℃下反應(yīng)2～4小時，所得產(chǎn)物經(jīng)干燥粉碎后即得降失水劑；以丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸的總質(zhì)量為100％計，丙烯酰胺的質(zhì)量百分比為10％～25％，N,N-二甲基丙烯酰胺的質(zhì)量百分比為15％～60％，余量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸；緩凝劑包括硼酸和四硼酸鈉中的至少一種以及酒石酸、葡萄糖酸鈣、羥基二胺甲叉膦酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四甲叉膦酸鈣、乙二胺四甲叉膦酸鈉和乙二胺五甲叉膦酸中的至少一種。本發(fā)明實施例通過對無機堵劑的原料的組成及配比進行優(yōu)化改進，得到了一種滿足井深4500米以上、溫度180℃以上的超深超高溫油井堵水需要的復(fù)合無機堵劑。各組分主要作用如下：(1)油井水泥顆粒在一定條件下稠化，稠化以后形成濾餅對地層中的高滲透層或者裂縫進行封堵。由于井深達到4500米以上后，地層中孔隙較小，為了使油井水泥顆粒順利進入地層裂縫或者高滲透層中，油井水泥顆粒的粒徑要在15×10-3mm以下(即800目以上)。(2)氧化鈣顆粒與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，也起到對對地層中的高滲透層或者裂縫進行封堵的作用。與油井水泥顆粒相似，為了使氧化鈣顆粒順利進入地層裂縫或者高滲透層中，其粒徑要在15×10-3mm以下(即800目以上)。(3)本發(fā)明實施例中的降失水劑是以丙烯酰胺(以下簡稱AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸(以下簡稱AMPS)以及N,N-二甲基丙烯酰胺(以下簡稱 DMAN)為單體的共聚物，該降失水劑能夠有效控制復(fù)合無機堵劑中液相向滲透性地層中濾失，從而保證復(fù)合無機堵劑具有適當?shù)乃冶取?4)本發(fā)明實施例所采用的復(fù)合緩凝劑能夠有效增加復(fù)合無機堵劑的稠化時間、降低復(fù)合無機堵劑的粘度、延長可泵送時間并且改善復(fù)合無機堵劑的流變性能，使本發(fā)明實施例的復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中仍然具有較長的稠化時間，保證該復(fù)合無機堵劑在到達目標位置之前不會發(fā)生稠化，從而使該復(fù)合無機堵劑能夠用于井深4500以上的超深井。綜上，通過以上各組分之間的相互配合、協(xié)同作用，本發(fā)明實施例提供的復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中的稠化時間在15小時以上，封堵壓力能夠達到60MPa以上，滿足井深4500米以上、溫度180℃以上的超深超高溫油井的堵水需要，特別適用于對溫度180℃～230℃、井深4500米～6500米的超深超高溫油井進行堵水。在上述的復(fù)合無機堵劑中，優(yōu)選采用以下配比的緩凝劑組合：(1)硼酸、酒石酸以及乙二胺四甲叉膦酸鈉的混合物，以緩凝劑質(zhì)量為100％計，硼酸30％～55％、酒石酸15％～30％、其余為乙二胺四甲叉膦酸鈉，更優(yōu)選硼酸50％、酒石酸25％、乙二胺四甲叉膦酸鈉25％。(2)四硼酸鈉、葡萄糖酸鈣以及乙二胺四乙酸的混合物，以緩凝劑質(zhì)量為100％計，四硼酸鈉50％～60％、葡萄糖酸鈣15％～35％，其余為乙二胺四乙酸，更優(yōu)選四硼酸鈉50％、葡萄糖酸鈣30％，乙二胺四乙酸20％。在上述的復(fù)合無機堵劑中，由于油井水泥顆粒的粒徑越小，其成本也越高，為了使本發(fā)明實施例的復(fù)合無機堵劑既具有良好的性能，由具有較低的成本，因此油井水泥顆粒的粒徑優(yōu)選5×10-3mm～15×10-3mm。同理，氧化鈣顆粒的粒徑也優(yōu)選5×10-3mm～15×10-3mm。上述的復(fù)合無機堵劑可以采用以下方法制備得到，具體制備過程如下：步驟1，將丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸溶于水中得到單體溶液，將單體溶液的pH值調(diào)節(jié)至6.5～6.6并升溫至50℃～60℃，然后加入N,N-二甲基丙烯酰胺，混合均勻后繼續(xù)在50℃～60℃下反應(yīng)2～4小時，所得產(chǎn)物經(jīng)干燥粉碎后得到降失水劑；其中，以丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸的總質(zhì)量為100％計，丙烯酰胺的質(zhì)量百分比為10％～25％，N,N-二甲基丙烯酰胺的質(zhì)量百分比為15％～60％，余量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸；步驟2，將步驟1所得降失水劑、緩凝劑加入水中，混合均勻得到降失水劑和緩凝劑的混合溶液；步驟3，將油井水泥顆粒和氧化鈣顆?；旌暇鶆虻玫接途囝w粒和氧化鈣顆粒的混合物；步驟4，將步驟3得到的油井水泥顆粒和氧化鈣顆粒的混合物添加到步驟2得到的降失水劑和緩凝劑的混合溶液中，混合均勻后即得本發(fā)明實施例的復(fù)合無機堵劑。在上述的制備方法中，步驟1中可以采用NaOH溶液對單體溶液的pH值進行調(diào)節(jié)。在上述的制備方法中，應(yīng)當緩慢的將單體溶液的溫度升至50℃～60℃，例如升溫速率可以為4～5℃/分鐘。在上述的制備方法中，步驟4中，應(yīng)當快速將油井水泥顆粒和氧化鈣顆粒的混合物添加到降失水劑和緩凝劑的混合溶液中，添加的時間控制在25s～30s。下面通過具體的配方來對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進行進一步詳細說明。以下實施例1～6中所用主要化學(xué)試劑如下：油井水泥顆粒，勝利油田新海興達800目(即15×10-3mm)G級高抗水泥氧化鈣顆粒，桂林市五環(huán)實業(yè)有限公司生產(chǎn)，粒徑800目(即15×10-3mm)，工業(yè)級。實施例1本實施例提供一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑，該復(fù)合無機堵劑的原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：800目油井水泥顆粒，10％；800目氧化鈣顆粒，18％；降失水劑，2.5％；緩凝劑，3％；水，66.5％。其中，降失水劑為AMPS、DMAN以及AM按照以下制備方法制備得到的共聚物：將AM和AMPS溶于水中得到單體溶液，用NaOH溶液將單體溶液的pH值調(diào)節(jié)至6.5～6.6并以每分鐘4～5℃的升溫速率升溫至55℃，然后加入N,N-二甲基丙烯酰胺，連續(xù)攪拌15min后繼續(xù)在55℃下反應(yīng)3小時，將所得產(chǎn)物在120℃下烘干24h，粉碎后即得降失水劑；以AMPS、DMAN以及AM的總質(zhì)量為100％計，AM的質(zhì)量百分比為25％、DMAN質(zhì)量百分比為50％，AMPS質(zhì)量百分比為25％。緩凝劑為硼酸、酒石酸以及乙二胺四甲叉膦酸鈉的混合物，以緩凝劑的質(zhì)量為100％計，硼酸的質(zhì)量百分比為40％、酒石酸的質(zhì)量百分比為20％、乙二胺四甲叉膦酸鈉的質(zhì)量百分比為40％。將水加入帶攪拌功能的配液池中，然后按上述比例依次將降失水劑和緩凝劑加入到水中，攪拌5min得到降失水劑和緩凝劑的混合溶液。將800目油井水泥顆粒和800目氧化鈣顆粒按比例混合均勻后在25s-30s內(nèi)加入到降失水劑和緩凝劑的混合溶液，充分攪拌30分鐘即得到本實施例的復(fù)合無機堵劑。按照《SY/T5590-2004調(diào)剖劑性能評價方法》對本實施例的復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中的封堵壓力和稠化時間進行測試，測試結(jié)果見表1。實施例2本實施例提供一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑，該復(fù)合無機堵劑的原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：800目油井水泥顆粒，9％；800目氧化鈣顆粒，22％；降失水劑，2％；緩凝劑，4％；水，63％。其中，降失水劑為以AMPS、DMAN以及AM為單體的共聚物，其制備過程同實施例1，其中，以AMPS、DMAN以及AM的總質(zhì)量為100％計，AM的質(zhì)量百分比為10％、DMAN質(zhì)量百分比為60％，AMPS質(zhì)量百分比為25％。緩凝劑為硼酸、酒石酸以及乙二胺四甲叉膦酸鈉的混合物，以緩凝劑的質(zhì)量為100％計，硼酸的質(zhì)量百分比為50％、酒石酸的質(zhì)量百分比為25％、乙二胺 四甲叉膦酸鈉的質(zhì)量百分比為25％。本實施例中復(fù)合無機堵劑的制備過程也與實施例1相同。按照《SY/T5590-2004調(diào)剖劑性能評價方法》對本實施例的復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中的封堵壓力和稠化時間進行測試，測試結(jié)果見表1。實施例3本實施例提供一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑，該復(fù)合無機堵劑的原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：800目油井水泥顆粒，11％；800目氧化鈣顆粒，21％；降失水劑，3％；緩凝劑，4.5％；水，60.5％。其中，降失水劑為以AMPS、DMAN以及AM為單體的共聚物，其制備過程同實施例1，其中，以AMPS、DMAN以及AM的總質(zhì)量為100％計，AMPS的質(zhì)量百分比為27.5％、DMAN的質(zhì)量百分比為60％、AM的質(zhì)量百分比為12.5％。緩凝劑為硼酸、酒石酸以及乙二胺四甲叉膦酸鈉的混合物，以緩凝劑的質(zhì)量為100％計，硼酸的質(zhì)量百分比為33％、酒石酸的質(zhì)量百分比為30％、乙二胺四甲叉膦酸鈉的質(zhì)量百分比為37％。本實施例中復(fù)合無機堵劑的制備過程也與實施例1相同。按照《SY/T5590-2004調(diào)剖劑性能評價方法》對本實施例的復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中的封堵壓力和稠化時間進行測試，測試結(jié)果見表1。實施例4本實施例提供一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑，該復(fù)合無機堵劑的原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：800目油井水泥顆粒，10％；800目氧化鈣顆粒，20％；降失水劑，3％；緩凝劑，4％；水，63％。其中，降失水劑為以AMPS、DMAN以及AM為單體的共聚物，其制備過程同實施例1，其中，以AMPS、DMAN以及AM的總質(zhì)量為100％計，AMPS的質(zhì)量百分比為25％、DMAN的質(zhì)量百分比為50％、AM的質(zhì)量百分比為25％。緩凝劑為四硼酸鈉、葡萄糖酸鈣以及乙二胺四乙酸的混合物，以緩凝劑的質(zhì)量為100％計，四硼酸鈉的質(zhì)量百分比為50％、葡萄糖酸鈣的質(zhì)量百分比為25％、乙二胺四乙酸的質(zhì)量百分比為25％。本實施例中復(fù)合無機堵劑的制備過程也與實施例1相同。按照《SY/T5590-2004調(diào)剖劑性能評價方法》對本實施例的復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中的封堵壓力和稠化時間進行測試，測試結(jié)果見表1。實施例5本實施例提供一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑，該復(fù)合無機堵劑的原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：800目油井水泥顆粒，12％；800目氧化鈣顆粒，21％；降失水劑，3.5％；緩凝劑，4％；水，59.5％。其中，降失水劑為以AMPS、DMAN以及AM為單體的共聚物，其制備過程同實施例1，其中，以AMPS、DMAN以及AM的總質(zhì)量為100％計，AMPS的質(zhì)量百分比為33％、DMAN的質(zhì)量百分比為43％、AM的質(zhì)量百分比為24％。緩凝劑為四硼酸鈉、葡萄糖酸鈣以及乙二胺四乙酸的混合物，以緩凝劑的質(zhì)量為100％計，四硼酸鈉的質(zhì)量百分比為52％、葡萄糖酸鈣的質(zhì)量百分比為34％、乙二胺四乙酸的質(zhì)量百分比為14％。本實施例中復(fù)合無機堵劑的制備過程也與實施例1相同。按照《SY/T5590-2004調(diào)剖劑性能評價方法》對本實施例的復(fù)合無機堵劑 在180℃以上的高溫環(huán)境中的封堵壓力和稠化時間進行測試，測試結(jié)果見表1。實施例6本實施例提供一種用于油井堵水的復(fù)合無機堵劑，該復(fù)合無機堵劑的原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：800目油井水泥顆粒，12％；800目氧化鈣顆粒，22％；降失水劑，3％；緩凝劑，5％；水，58％。其中，降失水劑為以AMPS、DMAN以及AM為單體的共聚物，其制備過程同實施例1，其中，以AMPS、DMAN以及AM的總質(zhì)量為100％計，AMPS的質(zhì)量百分比為19％、DMAN的質(zhì)量百分比為59％、AM的質(zhì)量百分比為22％。緩凝劑為四硼酸鈉、葡萄糖酸鈣以及乙二胺四乙酸的混合物，以緩凝劑的質(zhì)量為100％計，四硼酸鈉的質(zhì)量百分比為50％、葡萄糖酸鈣的質(zhì)量百分比為30％、乙二胺四乙酸的質(zhì)量百分比為20％。本實施例中復(fù)合無機堵劑的制備過程也與實施例1相同。按照《SY/T5590-2004調(diào)剖劑性能評價方法》對本實施例的復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中的封堵壓力和稠化時間進行測試，測試結(jié)果見表1。表1實施例1～6中的復(fù)合無機堵劑性質(zhì)測試結(jié)果實施例密度測試溫度封堵壓力稠化時間實施例11.2g/cm3190℃65MPa20小時實施例21.24g/cm3230℃60MPa20小時實施例31.23g/cm3180℃65MPa18小時實施例41.22g/cm3200℃65MPa16小時實施例51.25g/cm3230℃65MPa18小時實施例61.25g/cm3180℃65MPa18小時從表1數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明實施例的復(fù)合無機堵劑在180℃以上的高溫環(huán)境中的稠化時間在15小時以上，封堵壓力能夠達到60MPa以上，能夠滿足井深4500米以上、溫度180℃以上的超深超高溫油井的堵水需要。而且本發(fā)明實施例的復(fù)合無機堵劑制備方法簡單、成本較低。以上所述僅是為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3