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1、10申请公布号CN102181274A43申请公布日20110914CN102181274ACN102181274A21申请号201110078530422申请日20110330C09K8/46200601E21B33/1320060171申请人中国石油天然气股份有限公司地址100007北京市东城区东直门北大街9号72发明人龙华李瑞马昌明潘建华张守军郎宝山高本成刘恩宏朱富林王志兼白云渡74专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人韩蕾54发明名称触变性化学封窜剂57摘要本发明提供了一种触变性化学封窜剂，该封窜剂的原料组成包括富铁低碳硫铝酸盐4055重量份，钠基膨润土0250重量份。
2、，降失水剂0520重量份，白炭黑0250重量份，环糊精和/或淀粉0540重量份，水3050重量份。本发明的化学封窜剂具有较强的粘接性和热稳定性、耐久性好、抗裂能力突出等特点，线性膨胀率达到02以上，抗压强度达到30MPA以上，抗剪切强度达到10MPA以上；通过添加分散剂、降低失水剂、触变调节剂，使封窜剂具有高触变性和抗漏失能力。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页CN102181277A1/1页21一种触变性化学封窜剂，该封窜剂的原料组成包括2根据权利要求1所述的触变性化学封窜剂，其中，所述富铁低碳硫铝酸盐中FE2O3含量大于8，碳烧失量小于5。
3、，粒度220M。3根据权利要求1所述的触变性化学封窜剂，其中，所述钠基膨润土的膨胀倍数为30倍以上。4根据权利要求1所述的触变性化学封窜剂，其中，所述降失水剂为可再分散乳胶粉，要求固含量大于96，400M筛余不超过2。5根据权利要求1所述的触变性化学封窜剂，其中，所述淀粉选自玉米淀粉和/或马铃薯淀粉；所述环糊精选自ALPHA环糊精、BETA环糊精和/或GAMMA环糊精。6根据权利要求1所述的触变性化学封窜剂，其中，所述白炭黑BET比表面积大于150M2/G。7根据权利要求1所述的触变性化学封窜剂，该封窜剂的原料组成还包括气相二氧化硅、氢氧化钙、氧化钙中的一种或多种。8根据权利要求1所述的触变性。
4、化学封窜剂，该封窜剂的线性膨胀率02以上，抗压强度30MPA以上，抗剪切强度达到10MPA以上，触变反应时间为052MIN，触变次数大于20次。9权利要求18任一项所述的触变性化学封窜剂在油、水井的固井、封窜中的应用。权利要求书CN102181274ACN102181277A1/5页3触变性化学封窜剂技术领域0001本发明涉及一种采油用化学剂，具体是指一种无机类胶凝材料，该材料可用于油、水井的固井、封窜等，为一种触变性化学封窜剂。背景技术0002稠油和超稠油油井在经过多轮次注汽生产后，由于固井水泥环受高温湿热蒸汽的反复侵蚀，以及水泥与岩石和套管的膨胀系数的差异，导致套管与水泥环或水泥环与井壁之。
5、间的窜槽。油井管外窜槽后，严重影响油井的正常生产。0003针对超稠油油藏管外窜槽井，通常采用挤水泥封窜工艺，采用油井水泥作为封窜主剂。由于水泥浆在泵注过程中，经炮眼剪切后易脱水、易漏失，凝固强度低，收缩率高，容易形成孔隙和缝隙结构，水泥在窜槽内与地层间窜通，会出现挤水泥压力不高，挤水泥量大，水泥沉降现象，造成封堵效果差，钻开水泥塞后试压试不住等问题，有效期也很短。发明内容0004本发明的目的是针对辽河油田稠油开发生产中，管外窜槽引起的顶水、底水入侵导致油井水淹，以及汽窜、套损等问题，研制出一种防漏失、封堵率高、耐温性好、有效期长的触变性化学封窜剂，为进一步设计配套封窜工艺，形成完整的化学封窜、。
6、封堵技术提供基础。0005本发明提供了一种触变性化学封窜剂，该封窜剂的原料组成包括00060007除特别说明外，本发明中所述比例和含量均为重量比例和含量。0008根据本发明的具体实施方案，本发明的触变性化学封窜剂中，所述富铁低碳硫铝酸盐，是在硫铝酸盐水泥的主要成分，是以硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分的胶凝材料，化学组成包括AL2O3、SIO2、CAO、FE2O3、SO3、C4A3、C2S、C4AF等的基础上，依据含铁量、含碳量指标筛选出的一种高性能水泥熟料，通过研磨生产的一种超细材料，其在国内已量产。本发明中优选所述富铁低碳硫铝酸盐中FE2O3含量大于8，碳烧失量小于5，粒度220M。本发明中是。
7、以此富铁低碳硫铝酸盐为主剂，添加其它多种辅剂材料形成一种具有高度触变性的化学封窜剂。0009根根据本发明的具体实施方案，本发明的触变性化学封窜剂中，所述钠基膨润土说明书CN102181274ACN102181277A2/5页4是起到分散、悬浮、提高触变性、增加强度的作用，是一种主要添加材料。该钠基膨润土为普通钙基膨润土经钠化处理而得到的，本发明中要求所述钠基膨润土的膨胀倍数为30倍以上，以满足使用要求。该钠基膨润土为成熟的商品化材料。0010根根据本发明的具体实施方案，本发明的触变性化学封窜剂中，所述淀粉和/或环糊精也是作为悬浮分散剂，其作用是使溶液增稠，提高悬浮性能，使硫铝酸盐主剂在溶液中均。
8、匀分散并保持稳定。其中淀粉可选用玉米淀粉和/或马铃薯淀粉；环糊精可选用ALPHA环糊精、BETA环糊精和/或GAMMA环糊精。低成本体系一般采用淀粉，要求快速配制时可采用环糊精，综合成本要高一些。0011根根据本发明的具体实施方案，本发明的触变性化学封窜剂中，所述降失水剂的作用是在体系固化过程中，防止水分析出，降低封窜剂固化强度。本发明中优选采用可再分散乳胶粉，要求固含量大于96，400M筛余不超过2，最低成膜温度可为0。0012根根据本发明的具体实施方案，本发明的触变性化学封窜剂中，所述白炭黑为触变剂，其作用是使封窜剂具有强触变性，注入地层后迅速变成半固态，防止沉降和漏失，达到理想的封堵效果。
9、。该成分是化学封窜剂的主要功能性组分，在体系中具有不可代替的作用。本发明中要求所采用的白炭黑，要求BET比表面积大于150M2/G超细二氧化硅。0013根根据本发明的具体实施方案，本发明的触变性化学封窜剂，其原料组成还可进一步包括气相二氧化硅、氢氧化钙、氧化钙中的一种或多种。所述气相二氧化硅可增强封窜剂的触变性，用量为封窜剂总重量的021；而添加封窜剂总重量13的氢氧化钙、氧化钙等可将封窜剂的凝固速度提高13倍，固结强度提高520。0014根根据本发明的具体实施方案，本发明的触变性化学封窜剂中，水的用量占3050，超过此比例，则封窜剂固结强度、耐温性下降；低于此比例，则封窜剂粘稠度过高，泵注非。
10、常困难，失去使用价值。0015根根据本发明的更优选具体实施方案，本发明的触变性化学封窜剂，其原料组成包括00160017本发明主要是以富铁低碳硫铝酸盐作为主剂，添加多种辅剂复配了一种具有高度触变性的化学封窜剂。该封窜剂的线性膨胀率02以上，抗压强度30MPA以上，抗剪切强度达到10MPA以上，触变反应时间为052MIN，触变次数大于20次。更具体地，该封窜剂具有以下性能特点00181粘接性好，与金属表面、无机矿物表面均有较高的粘接强度，本体抗压强度达到30MPA以上，粘接界面剥离达到10MPA以上。00192热稳定性、耐久性好，在350湿热蒸汽环境下，强度损失小于2/30天。说明书CN1021。
11、81274ACN102181277A3/5页500203抗裂能力强，线性膨胀率达到02以上。00214触变性好，抗漏失能力强。触变反应时间为052MIN，触变次数大于20次。0022本发明还提供了所述的触变性化学封窜剂在油、水井的固井、封窜中的应用。使用时需准备1个25M3的搅拌罐，在搅拌状态下将适量的水、低碳硫铝酸盐、钠基膨润土、可再分散乳胶粉、白炭黑、环糊精等依次加入，充分搅拌510MIN后，得到粘稠度、流动性适宜的化学封窜剂，运动粘度在3001000MPAS。配制好的封窜剂须在30MIN内注入井下，约3H左右初凝，24H后可达到使用强度。0023通过该技术的研究和应用，能彻底解决油井管外。
12、窜槽对生产的不利影响，充分发挥油井产能、提高稠油、超稠油开发效果。本发明的触变性化学封窜剂的适用范围高轮次蒸汽吞吐、蒸汽驱后套管外汽窜井，管外窜槽引起出水的稀油、稠油井，以及其它需要分采、分注的油水井。特别是针对油水井管外窜槽，利用本发明的新型化学封窜剂对地层伤害小、施工安全性高、可大量施工且成本低廉的优点，有针对性地研究一套工艺简单、操作方便，成功率高、安全性好、适合油田实际的油水井封窜封堵工艺技术，可以改善层系开发状况、提高油田整体效益，具有很好的经济效益和社会效益。0024综上所述，本发明采用富铁低碳硫铝酸盐作为化学封窜剂的主剂，添加多种辅剂复配了一种具有高度触变性的化学封窜剂。该剂具有。
13、较强的粘接性和热稳定性、耐久性好、抗裂能力突出等特点，线性膨胀率达到02以上，抗压强度达到30MPA以上，抗剪切强度达到10MPA以上；通过添加分散剂、降低失水剂、触变调节剂，使封窜剂具有高触变性和抗漏失能力；同时可进一步添加高分子乳化聚合物、表面活性剂高分子乳化聚合物及降失水剂，主要成份为可再分散乳胶粉，表面活性剂可不加，使封窜剂具有更好的封堵性能。本发明的封窜剂，结合封窜工艺设计，能够解决管外窜槽现象对注汽井、注水井、稠油井、稀油井等生产的不利影响，对延长生产井寿命、提高采收率起到重要作用。和传统的水泥封窜相比，剪切强度可提高30以上，体积膨胀率从负值提高到02以上，并且具有了突出的触变性。
14、。上述性能使封窜成功率从50可提高到90以上。具体实施方式0025以下通过具体实施例详细说明本发明的技术及特点，但这些实施例并非用以限定本发明的保护范围。0026实施例100270028其中，所述富铁低碳硫铝酸盐购自鞍山鞍钢矿渣开发公司，其中FE2O3含量105，碳烧失量25，粒度55M；说明书CN102181274ACN102181277A4/5页60029所述钠基膨润土购自黑山县膨润土厂，膨胀倍数30倍；0030所述可再分散乳胶粉由大连化工江苏有限公司生产，固含量98，400M筛余不超过2，最低成膜温度0；0031所述超细二氧化硅BET比表面积165M2/G；0032所述环糊精为ALPHA。
15、环糊精。0033使用时需准备1个约5M3的搅拌罐，在搅拌状态下按比例将水、富铁低碳硫铝酸盐、钠基膨润土、可再分散乳胶粉、超细二氧化硅、环糊精等依次加入，充分搅拌510MIN后，得到粘稠度、流动性适宜的化学封窜剂，运动粘度为750MPAS。该配方在50水浴中，3H可固化，120H后测抗压强度为48MPA，剪切强度为125MPA，线性膨胀率033。0034实施例200350036其中，所述富铁低碳硫铝酸盐购自辽宁海城矿粉厂，其中FE2O3含量95，碳烧失量2，粒度4M；0037所述钠基膨润土购自黑山县膨润土厂，膨胀倍数50倍；0038所述可再分散乳胶粉由大连化工江苏有限公司生产，固含量98，400。
16、M筛余不超过2，最低成膜温度0；0039所述超细二氧化硅BET比表面积165M2/G；0040所述环糊精为BETA环糊精。0041使用时需准备1个约3M3的搅拌罐，在搅拌状态下按比例将水、富铁低碳硫铝酸盐、钠基膨润土、可再分散乳胶粉、超细二氧化硅、环糊精等依次加入，充分搅拌510MIN后，得到粘稠度、流动性适宜的化学封窜剂，运动粘度在500MPAS。该配方在50水浴中，35H可固化，120H后测抗压强度为51MPA，剪切强度为132MPA，线性膨胀率042。0042实施例30043说明书CN102181274ACN102181277A5/5页70044其中，所述富铁低碳硫铝酸盐购自辽宁海城矿粉。
17、厂，其中FE2O3含量95，碳烧失量2，粒度4M；0045所述钠基膨润土购自黑山县膨润土厂，膨胀倍数50倍；0046所述可再分散乳胶粉由大连化工江苏有限公司生产，固含量98，400M筛余不超过2，最低成膜温度0；0047所述气相二氧化硅BET比表面积260M2/G；0048所述淀粉为市售玉米淀粉。0049使用时需准备1个约3M3的搅拌罐，在搅拌状态下按比例将水、富铁低碳硫铝酸盐、钠基膨润土、可再分散乳胶粉、气相二氧化硅、淀粉等依次加入，充分搅拌510MIN后，得到粘稠度、流动性适宜的化学封窜剂，运动粘度在350MPAS。采用静切力法测其触变性，值10分钟和10秒钟的剪切应力差值为105PA，显。
18、示具有良好的触变性。该配方在50水浴中，35H可固化，120H后测抗压强度为52MPA，剪切强度为155MPA，线性膨胀率033。0050实施例400510052其中，所述富铁低碳硫铝酸盐购自辽宁海城矿粉厂，其中FE2O3含量95，碳烧失量2，粒度4M；0053所述钠基膨润土购自黑山县膨润土厂，膨胀倍数50倍；0054所述可再分散乳胶粉由大连化工江苏有限公司生产，固含量98，400M筛余不超过2，最低成膜温度0；0055所述超细二氧化硅BET比表面积165M2/G；0056所述氢氧化钙为化学纯试剂；0057所述淀粉为市售玉米淀粉。0058使用时需准备1个约3M3的搅拌罐，在搅拌状态下按比例将水、富铁低碳硫铝酸盐、钠基膨润土、可再分散乳胶粉、超细二氧化硅、淀粉、氢氧化钙等依次加入，充分搅拌510MIN后，得到粘稠度、流动性适宜的化学封窜剂，运动粘度在400MPAS。该配方在50水浴中，20H可固化，120H后测抗压强度为58MPA，剪切强度为165MPA，线性膨胀率024。说明书CN102181274A。