一种水溶液稀释剂组合物在油气井防砂中的应用

文档序号：1225525 发布日期：2020-09-08 浏览：24次 >En<

阅读说明：本技术 一种水溶液稀释剂组合物在油气井防砂中的应用 (Application of aqueous solution diluent composition in sand prevention of oil and gas wells ) 是由张殿印史胜龙温庆志张东晓于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明属于石油工业油气田开发技术领域,具体涉及一种水溶液稀释剂组合物在油气井防砂中的应用,所述水溶液稀释剂组合物的组成为胍胶和海藻酸钠,将胍胶和海藻酸钠组合物的水溶液用于稀释防砂体系中的树脂。本发明的有机高分子水溶液稀释剂与树脂可均匀混合,方便注入地层。在地层中能固化疏松的岩石和游离的砂粒,且能达到高的强度抗压,可以达到20MPa以上。解决了油田上使用有机溶剂的危险和对施工人员的健康的损害；能均匀分散树脂,使得树脂在地层中的残留少。应用本发明的多口井,包括水平井和直井,防砂效果显著,稳产13个月没有出砂现象,提高了油气产量。(The invention belongs to the technical field of oil and gas field development in the petroleum industry, and particularly relates to an application of an aqueous solution diluent composition in sand prevention of an oil and gas well. The organic high molecular aqueous solution diluent and the resin can be uniformly mixed, and can be conveniently injected into a stratum. Loose rock and free sand grains can be solidified in the stratum, and high strength compression resistance can be achieved, and the pressure can reach more than 20 MPa. The danger of using organic solvent in the oil field and the damage to the health of constructors are solved; the resin can be uniformly dispersed, so that the resin has little residue in the stratum. The multi-well comprises a horizontal well and a vertical well, has obvious sand prevention effect, does not produce sand in a stable yield for 13 months, and improves the oil gas yield.)

技术领域

本发明属于石油工业油气田开发技术领域，具体涉及一种水溶液稀释剂组合物在油气井防砂中的应用。

技术背景

随着油气田勘探开发的不断进行，油气藏开采中遇到的问题也难度逐渐增大，出砂是砂岩油层开采过程中常见的问题之一，特别是疏松砂岩中，由于地层中的岩石颗粒之间的粘附性差，胶结程度低，很容易在生产过程中脱离出来，形成游离砂，游离砂随着产出液的流动到井底，造成出砂。出砂的类型主要有三种：稳定出砂、连续出砂和不稳定大量出砂。其中不稳定大量出砂是由于各种不同的因素作用下导致岩石受力情况变化，岩石受到的应力大于本身的塑性形变所能承受的力，最终导致变形或者破裂，短时间内就能集聚大量的游离砂粒，且该现象常出现在近井附近，砂粒直接进入井筒，严重影响了油气井的正常生产。

目前常见的防砂方式主要有机械防砂法、化学防砂法和复合型防砂法。机械防砂法需要在井筒中加入防砂装置，后期在出砂严重的情况下，容易导致防砂网堵塞，同时机械防砂是“治标不治本”，只是防止砂粒流入井筒，对地层中弱胶结的岩石没有任何补救措施，这很容易导致在防砂装置失效后的大量不可控的出砂，同时由于地层岩石长期处于弱胶结松散状态，很容易导致坍塌，影响油气井的使用寿命。化学防砂法是将化学药剂注入地层，利用其中的胶结剂将疏松的岩石颗粒胶结起来，从本质上解决油气井的出砂问题；同时由于化学防砂具有施工简单，井底无残留，后期可以多次施工等优点。目前使用的化学防砂法，主要有环氧树脂防砂、脲醛树脂防砂、酚醛树脂防砂、酚醛-环氧混合防砂、呋喃树脂防砂等。但是胶结剂粘度高，不能直接使用，无一例外都是用有机溶剂稀释树脂进入地层，有机溶剂常用的有：醚类、乙醇、丙酮、石油醚等，这些有机溶剂有些是有毒材料，而且具有易燃的危险，同时有机溶剂价格昂贵，这些都阻碍了化学防砂在防砂中的使用。针对化学防砂法中的上述缺点，水溶性树脂是其中一种解决方法，水溶性树脂是一种水包油性水溶液，树脂被包裹在溶剂中，但是此方法形成的抗压强度低、价格比常规树脂更高、而且使用的环境苛刻，一般只用在喷漆涂料等领域，很少用于油气井防砂中。因此针对化学防砂中的这一问题，需要研制出一种用水溶液作为树脂的稀释剂的方法。

中国专利文献CN109370556A(201811115651.X)公开了一种适用于出砂气井单段塞注入的树脂类防砂液及其配制方法，各组分的含量均以质量百分比表示：胶结剂：20％～25％；固化剂：25％～30％；偶联剂：1％～2％；固化调节剂：3％～5％；稀释剂：45％～50％，各组分质量百分比之和为100％。但是，该专利的稀释剂为NaCl溶液，该稀释剂会导致树脂和固化剂两相分离，注入时不能保证液体的均匀性，影响注入效果。因此，只能适用于改性脲醛树脂粉末，改性能使其溶于NaCl溶液，但是对于常规的脲醛树脂和其他树脂，由于树脂为非极性材料，和水不溶，树脂粉末是不能溶于NaCl溶液中的，液体树脂和NaCl溶液也是不互溶的，会分层导致注入的时候不均匀注入。

由于树脂密度大，会沉在底部，不均匀注入会导致先注入地层的液体中树脂含量高，而后注入的地层中的含量低，会导致防砂效果变差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的防砂剂中树脂常用有机物稀释剂，有机物稀释剂大多数有毒，而现有水溶液稀释剂不能均匀分散树脂，导致防砂剂不能均匀注入地层的问题，本发明提供一种水溶液稀释剂组合物在油气井防砂中的应用。该水溶液稀释剂组合物的水溶液可与树脂均匀混合，不会由于重力因素产生分层现象，同时可以形成高强度的防砂屏障，室内实验证明抗压强度达到20MPa以上，完全满足油气井生产要求，该水溶液稀释剂组合物具有成本低，使用安全环保，无污染的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水溶液稀释剂组合物在油气井防砂中的应用，所述水溶液稀释剂组合物的组成为胍胶和海藻酸钠，将胍胶和海藻酸钠组合物的水溶液用于稀释防砂体系中的树脂。

海藻酸钠一般作为食品添加剂，增加食物口感，能作为一种凝胶材料使用；印纺工业上用于活性染色材料。胍胶的用途为压裂液的携砂液，在压裂施工中是常用的材料。

胍胶可以使树脂和其他与水不溶的材料能均匀分散在水相中，起到悬浮作用。但是，由于胍胶很难流动，会残留在地层内。胍胶在地层中的残留量过高时很容易污染地层，而用胍胶和海藻酸钠混合使用能够很好的解决这一问题，能使得胍胶残留量降低。海藻酸钠在地层中的残留量低，可以随产出液产出，能将胍胶带出。虽然海藻酸钠在二价离子溶度高的地层能起到一定的增粘作用，但是纯的海藻酸钠的粘度有限，不能起到像胍胶一样的能将树脂均匀分散的效果，所以需要两种材料的按比例复配使用。

优选的，所述组合物中胍胶和海藻酸钠的质量比为1：1～100。进一步优选的，胍胶和海藻酸钠的质量比为1:5～15。

优选的，上述应用中，所述组合物在水溶液中的质量浓度为0.1～5％。进一步优选为，0.5～1％。

优选的，上述应用中，所述防砂体系包括以下重量组分：100份环氧树脂、15～40份固化剂、0.5～4份添加剂和100～500份上述含组合物的水溶液。

优选的，所述防砂体系包括以下重量组分：100份环氧树脂、15～40份固化剂、0.8～1份添加剂和300～400份上述水溶液。

进一步优选的，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和多酚型缩水甘油醚环氧树脂中的一种或几种。双酚A型环氧树脂包括双酚A型环氧树脂E-44和双酚A型环氧树脂E-51中的一种或两种。

进一步优选的，环氧树脂固化剂包括改性胺类固化剂或酸酐类固化剂中的一种。

进一步优选的，当环氧树脂固化剂为酸酐类固化剂时，防砂体系中还包括咪唑类促进剂。咪唑类促进剂用来增快树脂和固化剂的反应速率的，针对有的油田上的温度低，固化效率低，或者含水率高，固化效果差的情况，可以用促进剂来促进树脂和固化剂的反应，酸酐类固化剂与咪唑类促进剂的比值为10～20:1。

进一步优选的，酸酐类固化剂为邻苯二甲酸酐，顺丁烯二酸酐中的一种或两种；咪唑类促进剂包括2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑中的一种或几种。

优选的，所述环氧树脂添加剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560，硅烷偶联剂KH-570中的一种或几种。硅烷偶联剂能增强树脂这种疏水性材料和砂粒这种亲水材料之间的粘合效果。

优选的，所述应用的具体方法是：现场配置所需浓度的水溶液，将组合物的水溶液、环氧树脂、环氧树脂固化剂、树脂添加剂按组分配比混合均匀，注入井内；关井1～3天使树脂和固化剂充分反应，之后开井生产。

优选的，上述应用的地层温度为40℃～150℃。

本发明提供的一个或者多个实施例，至少具有以下有益效果：

(1)本发明的组合物的水溶液与树脂可均匀混合，形成类似牛奶状的乳白色溶液，极大降低树脂本身的粘度，方便注入地层。

(2)本发明的组合物的水溶液携带树脂在地层中能固化疏松的岩石和游离的砂粒，且能达到高的强度抗压，可以达到20MPa以上。用1000mL/min水流去冲击本发明组合物的水溶液与环氧树脂胶结后的砂柱，持续2小时，平均出砂量＜0.01％，抗压强度仍可达到20Mpa，砂柱在地层水和原油中浸泡30d后抗压强度降低率＜8％，渗透率恢复值在80％以上。

(3)本发明的组合物的水溶液配制简单、成本低、无毒环保、现场应用中能保证施工人员的安全。

(4)本发明不需要有机溶剂来实现树脂的稀释，解决了油田上使用有机溶剂的危险和对施工人员的健康的损害；能均匀分散树脂，使得树脂在地层中的残留少，如果单纯的树脂体系，很可能将地层封死，本发明不需要其他施工程序来解决这个问题；抗压强度在3MPa到20Mpa，能完全满足油田上的抗压要求。应用本发明的十几口井，包括水平井和直井，防砂效果都很好，稳产13个月没有出砂现象，且能提高油气产量。

附图说明

图1是组合物的水溶液的外观图；

图2是环氧树脂与组合物的水溶液混合后的外观图；

图3是本发明实施例中固化后的砂柱示意图。

图4是某生产井防砂施工前后的产出液中含水率的变化曲线图；

图5是某生产井防砂施工前后的产液量变化曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但不仅限于此。下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

一种水溶液稀释剂组合物在油气井防砂中的应用：水溶液稀释剂组合物为胍胶和海藻酸钠，质量比为1:10；组合物水溶液中上述组合物的质量分数为0.5％。

上述组合物水溶液、环氧树脂、环氧树脂固化剂、树脂添加剂的质量比为400:100:25:1，固化剂和促进剂的质量比为10:1。

其中环氧树脂固化剂为邻苯二甲酸酐，促进剂为苄基二甲胺(BDMA)；环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51；树脂添加剂为硅烷偶联剂KH-550。

将上述组合物水溶液、双酚A型环氧树脂E-51、邻苯二甲酸酐、苄基二甲胺(BDMA)、硅烷偶联剂KH-550按质量比混合均匀后制成固砂剂，之后和石英砂混合，于80℃烘箱固化48小时，之后按照标准(中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6572-2003)制作砂柱，并测试砂柱的抗压强度可到达8Mpa，砂柱渗透率2.03D。