一种非酸溶性高强度封窜堵漏剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田化学封堵技术领域，具体涉及一种非酸溶性高强度封窜堵漏剂及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] -般情况下，油田经过长期开发生产后，普遍进入高含水开采期，各种增产增注措 施频繁，井下状况逐年变差，油水井管外窜、套管漏失情况日益加剧，注入水沿管外窜槽和 套管漏点注入到非目的层导致无效注水，或者地层水沿管外窜槽和套管漏点倒灌至生产层 导致油井水淹，严重影响油田生产。为了解决上述问题，油田一般采用超细油井水泥和改性 超细油井水泥等高强度材料对管外窜槽和套管漏失部分进行封堵，来实现封窜堵漏，提高 注水效率的目标。
[0003] CN101250047A公开了一种防漏堵漏水泥浆，由以下质量份的组分组成：水泥100 份、水70份、漂珠5~20份、微娃5~10份、碳纤维3~10份、氯化剂或氯化钾0.5~2份及娃酸 钠4~7份。该水泥浆进入漏层后，能够与漏失通道的裂缝、孔隙壁面粘附胶结，形成堵塞物， 提高地层承压能力，达到堵漏目的。CN102504781A公开了一种油水井封窜堵漏剂及其制备 方法，该封窜堵漏剂，由以下质量份的组分组成:XP堵漏剂40~60份、G级油井水泥50~90 份、高炉KZ微粉2.5~5份、硼砂0.2~2.0份、水100~110份。该封窜剂也表现出良好的封窜 堵漏效果。
[0004] 然而在实际油田开发生产过程中，会经常采用土酸、盐酸、硝酸、醋酸、柠檬酸等酸 性介质对储层进行酸化或酸压改造等增产增注措施;现有的封窜堵漏材料中普遍含有一定 量的石灰石和金属氧化物，在水化凝结固化过程中产生氢氧化钙，导致固化物的耐酸溶蚀 性较差，如超细油井水泥的酸溶蚀率在20 %左右，改性油井水泥类材料酸溶蚀率多在30 % 以上，有的甚至高达90%以上。因而，采用现有封窜堵漏剂封堵过的管外窜槽或套管漏失部 位，在进行酸化或酸压改造措施时，封堵部位常因遭受酸性流体侵蚀导致封窜堵漏措施失 效。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种非酸溶性高强度封窜堵漏剂，解决现有技术中封窜堵漏 部位在油水井酸化作业时易被酸性流体破坏失效的技术问题；同时，赋予封窜堵漏剂强度 高、析水率低、封堵率高的特点。
[0006] 本发明的第二个目的是提供上述封窜堵漏剂的制备方法。
[0007] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0008] -种非酸溶性高强度封窜堵漏剂，包括以下重量份的组分：固化剂55~60份，活性 增强剂3~5份，互溶剂2~3份，偶联剂0.8~1份，呋喃树脂1~2份，分散剂1.5~3份;所述固 化剂为辉绿岩、硅酸钠和氟硅酸钠按20~25:2:1的质量比组成的混合物;所述活性增强剂 为纳米氧化锆和纳米氧化钛组成的混合物。
[0009]所述固化剂为油田管外窜槽和套管漏点封堵领域的固化剂，属于无机胶凝材料， 可缓慢发生水化胶凝反应，生成具有较高强度的固化物，具有水硬特征。纳米氧化锆和纳米 氧化钛起到活性增强作用，其粒度微细均匀，比表面积大，悬浮性好，其与固化剂、偶联剂、 互溶剂和呋喃树脂在水化硬化过程中发生协同反应，一方面其颗粒微细均匀，可对固化剂 水化反应生成固化物的微孔隙进行填充补强，赋予固化物更高的强度、更好的耐酸耐磨性 能和更加致密均匀微结构和防渗防漏效果，另一方面其比表面积大，悬浮性好，易于分散在 水中，增强浆体的稳定性，减少浆体的析水率，提高封堵效率;互溶剂具有良好的水溶性，易 分散到呋喃树脂和硅酸钠水溶液中，使呋喃树脂、硅酸钠和体系中的其它组份充分分散融 合，提高协同反应效果;偶联剂水解产生的硅羟基能够与固化剂水化胶凝反应产生的硅羟 基和岩石表面的硅羟基发生脱水缩合反应，使得固化剂、地层岩石和套管钢体牢固的结合 在一起;采用的呋喃树脂在体系中潜在酸性组份的作用下缓慢发生固化反应，在增加体系 固化强度的同时，显著提高体系固化后的耐酸性能；分散剂通过吸附在固化剂和活性增强 剂的表面，防止和抑制纳米氧化锆和纳米氧化钛等颗粒间凝聚和结团，改善体系的流变性 能。上述各组分的协同作用，使固化物既表现出强度高、析水率低的特点，又可抵抗酸性流 体侵蚀。
[0010]所述固化剂中，优选的，辉绿岩、娃酸钠和氟硅酸钠质量比20:2:1。所述辉绿岩中 氧化硅质量含量在50 %以上;硅酸钠模数在3.0以上。
[0011 ]所述活性增强剂中，纳米氧化错和纳米氧化钛的质量比为2~3:1。
[0012] 所述互溶剂为糠醇。
[0013] 所述偶联剂为硅烷偶联剂。优选的，硅烷偶联剂为ΚΗ550( γ -氨丙基三乙氧基硅 烷)。
[0014] 呋喃树脂在酸、碱催化剂下，由糠醛、糠醇或其他原料，经缩合反应制得;主要品种 由糠醇树脂、糠醇糠醛树脂、糠醇改性脲醛树脂、糠醇甲醛树脂等。所述呋喃树脂优选为糠 醇糠醛型呋喃树脂。
[0015] 能够对固化剂起到良好分散作用的分散剂种类有很多；作为优选方案，所述分散 剂为木质素磺酸盐;所述木质素磺酸盐进一步优选为木质素磺酸钙或木质素磺酸钠;其具 有分散能力好、耐硬水、耐高温、可生物降解的特点。
[0016] 本发明提供的一种非酸溶性高强度封窜堵漏剂，由以下重量百分比的组分组成： 固化剂55~60%，活性增强剂3~5%，互溶剂2~3%，偶联剂0.8~1 %，呋喃树脂1~2%，分 散剂1.5~3%，余量为水;所述固化剂为辉绿岩、硅酸钠和氟硅酸钠按20~25:2:1的质量比 组成的混合物;所述活性增强剂为纳米氧化锆和纳米氧化钛组成的混合物。
[0017] 所述固化剂中，优选的，辉绿岩、硅酸钠和氟硅酸钠质量比20 :2 :1。所述辉绿岩中 氧化硅质量含量在50 %以上;硅酸钠模数在3.0以上。
[0018] 所述活性增强剂中，纳米氧化锆和纳米氧化钛的质量比为2~3:1。
[0019] 所述互溶剂为糠醇。
[0020] 所述偶联剂为硅烷偶联剂。优选的，硅烷偶联剂为ΚΗ550( γ -氨丙基三乙氧基硅 烷)。
[0021 ]所述呋喃树脂优选为糠醇糠醛型呋喃树脂。
[0022]所述分散剂为木质素磺酸盐;所述木质素磺酸盐进一步优选为木质素磺酸钙或木 质素磺酸钠。
[0023] 本发明提供的封窜堵漏剂，控制合适的水灰比，其浆体流变性和稳定性好，析水率 低，平均析水率小于〇. 5 % ;固化后微结构致密均匀，体积不收缩，能够提高对管外窜槽和套 管漏失部位的封堵效率，封堵率高达99.9%以上；固化物兼具强度高和酸溶蚀率低的特性， 突破压力梯度在1. OMPa/cm以上，酸溶蚀率在1 %以下，不但满足油水井封窜堵漏后高承压 要求，而且油水井酸化解堵措施常用的土酸、盐酸、硝酸、醋酸等酸性介质对其溶蚀率低，具 有较强的耐酸特性，克服了普通封窜堵漏技术在油水井酸化作业时封窜堵漏部位易被酸性 流体破坏失效的弊端，进一步拓展了管外封窜和套管堵漏的技术适应性，为油田开发和控 水稳油提供了新的技术支持。
[0024] 本发明提供的上述封窜堵漏剂的制备方法，包括：向水中加入分散剂和互溶剂，搅 拌至溶解，加入活性增强剂，搅拌至分散均匀，加入固化剂，搅拌至分散均匀后，依次加入偶 联剂和呋喃树脂，搅拌至混合均匀，即得。
[0025] 所述固化剂由辉绿岩粉、硅酸钠和氟硅酸钠混合均匀制备而成。所述固化剂干燥 保存备用。所述辉绿岩粉由辉绿岩矿石经高温煅烧后破碎研磨而成;优选细度800目以上的 辉绿岩粉。
[0026] 所述氟硅酸钠，优选的含量98wt%以上，水不溶物小于lwt%，105°C干燥失重小于 0 · 5wt% 〇
[0027] 所述活性增强剂中，纳米氧化锆含量99wt%以上，粒径为10~20nm，比表面积大于 20m2/g，纳米氧化钛含量99wt %以上，粒径为10~20nm，比表面积大于50m2/g。
[0028] 所述呋喃树脂，优选的固含量大于70wt%，含水小于0.5wt%，粘度800~ lOOOmPa · s〇
[0029] 本发明提供的封窜堵漏剂的制备方法制备工艺简单，对设备的要求不高，在施工 现场可方便调配;通过合理控制工艺条件可实现各组分高效分散混合，适合在油田大范围 推广应用。
【具体实施方式】
[0030] 下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例的非酸溶性高强度封窜堵漏剂，包括以下重量份的组分:固化剂60份，活 性增强剂5份，互溶剂2份，偶联剂0.8份，呋喃树脂1份，分散剂3份;所述固化剂为辉绿岩、硅 酸钠和氟硅酸钠按25: 2:1的质量比组成的混合物，辉绿岩中氧化硅含量在50%以上，硅酸 钠的模数为3.0;所述活性增强剂为纳米氧化锆和纳米氧化钛按3:1的质量比组成的混合 物;所述互溶剂为糠醇;所述偶联剂为KH550;所述呋喃树脂为糠醇糠醛型呋喃树脂;所述分 散剂为木质素磺酸钙。
[0033] 本实施例的非酸溶性高强度封窜堵漏剂，由以下重量百分含量的组分组成：固化 剂60%，活性增强剂5%，互溶剂2%，偶联剂0.8%，呋喃树脂1%，分散剂3%，余量为水。
[0034] 本实施例的封窜堵漏剂的制备方法，包括：向水中加入分散剂和互溶剂，搅拌至完 全溶解后，边搅拌边加入纳米氧化锆和纳米氧化钛，加完后高速搅拌至完全分散均匀，再边 搅拌边加入固化剂，待搅拌至固化剂完全分散后，边搅拌边依次加入偶联剂和呋喃树脂，搅 拌至完全混合均匀即得。
[0035] 所述固化剂由辉绿岩粉、硅酸钠和氟硅酸钠混合均匀制备而成。所述辉绿岩粉细 度为800目以上;所述氟硅酸钠含量98wt%以上，水不溶物小于lwt%，105°C干燥失重小于 0.5wt% ;纳米氧化错含量99wt %以上，粒径为20nm，比表面积大于20m2/g;纳米氧化钛含量 99wt %以上，粒径为20nm，比表面积大于50m2/g。
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例的非酸溶性高强度封窜堵漏剂，包括以下重量份的组分:固化剂55份，活 性增强剂3份，互溶剂3份，偶联剂1份，呋喃树脂2份，分散剂1.5份;所述固化剂为辉绿岩、硅 酸钠和氟硅酸钠按20: 2:1的质量比组成的混合物，辉绿岩中氧化硅含量在50%以上，硅酸 钠的模数为3.2;所述活性增强剂为纳米氧化锆和纳米氧化钛按2:1的质量比组成的混合 物;所述互溶剂为糠醇;所述偶联剂为KH550;所述呋喃树脂为糠醇糠醛型呋喃树脂;所述分 散剂为木质素磺酸钙。
[0038] 本实施例的非酸溶性高强度封窜堵漏剂，由以下重量百分含量的组分组成：固化 剂55%，活性增强剂3%，互溶剂3%，偶联剂1 %，呋喃树脂2%，分散剂1.5%，余量为水。
[0039] 本实施例的封窜堵漏剂的制备方法，包括：向水中加入分散剂和互溶剂，搅拌至完 全溶解后，边搅拌边加入纳米氧化锆和纳米氧化钛，加完后高速搅拌至完全分散均匀，再边 搅拌边加入固化剂，待搅拌至固化剂完全分散后，边搅拌边依次加入偶联剂和呋喃树脂，搅 拌至完全混合均匀即得。
[0040] 所述固化剂由辉绿岩粉、硅酸钠和氟硅酸钠混合均