一种水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂及制备方法

    专利2026-08-28  5


    本发明属于高含水油田开发过程中的堵水,具体涉及一种水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂及制备方法。


    背景技术:

    1、随着油田资源需求量的日益增加,大多数的油田都进入后期开采阶段,为了进一步提高采收率和降低生产成本,水平井的应用不断扩大。但随着水平井的应用,也出现了一些堵水技术难题,例如由于水平井长期注水造成裂缝沟、水平段的套管受到地层水腐蚀而出现裂缝以及水淹出现高含水情况导致漏水等一系列出水这一困扰人们的问题,相较于定向油井,水平井的特殊性以及低渗透油藏的出水特点,导致水平井堵水技术的难度增加。如何实现低渗透地区水平井有效堵水,提升采出率也逐渐成为石油行业的重点。

    2、常规的堵水技术都存在不同的缺点,例如机械堵水有效期短、工具后期难处理以及耐盐性能差等问题、水泥堵剂“注不进留不住”和稠化时间的不可控、凝胶类堵水剂成胶强度不够,易反吐、耐温性和持久性差等。因此,新型水平井堵水技术的研究迫在眉睫,具有良好性能且满足水平井堵水材料的研发更是重中之重。


    技术实现思路

    1、针对天然裂缝性油藏及长期注水所造成裂缝沟,而造成水平井高含水情况,本发明的目的在于提供一种水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂及制备方法,该方法实现简化工艺、易操作、作业安全和增油降水的目的,且该堵水剂在固化后具有高强度、良好的粘结性能、高柔韧性以及良好耐温耐盐性能。

    2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

    3、一种水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂,包括质量比为100:42-52:13-30:0.5-2.5的环氧树脂、胺类固化剂、活性稀释剂和咪唑类增韧剂。

    4、进一步的,环氧树脂选用双酚a型环氧树脂e-51。

    5、进一步的,所述胺类固化剂为乙二胺、乙烯基三胺、三乙烯基四胺、酚醛胺与聚酰胺中的一种或者多种。

    6、进一步的,所述活性稀释剂为新戊二醇二缩水甘油醚和十二烷基二缩水甘油醚的混合物。

    7、进一步的,新戊二醇二缩水甘油醚和十二烷基二缩水甘油醚的质量比为3-20:10。

    8、进一步的,新戊二醇二缩水甘油醚和十二烷基二缩水甘油醚的质量比为10:10。

    9、进一步的,所述咪唑类增韧剂为2-甲基咪唑、2-苯基咪唑与1-苄基-2-甲基咪唑的混合物。

    10、进一步的,2-甲基咪唑、2-苯基咪唑与1-苄基-2-甲基咪唑的质量比1:1-2:0.8-1.4。

    11、进一步的,2-甲基咪唑、2-苯基咪唑与1-苄基-2-甲基咪唑的质量比1:1.2:1。

    12、一种如上所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂的制备方法,包括如下步骤:

    13、1)将加热后的环氧树脂、胺类固化剂、活性稀释剂和咪唑类增韧剂混合搅拌均匀后,加热,得到树脂堵剂;

    14、2)将树脂堵剂进行真空脱泡处理;

    15、3)将真空脱泡处理后的进行加热固化反应,得到水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂。

    16、进一步的,真空脱泡处理的温度为49.5-51.5℃,真空度为-0.1mpa。

    17、进一步的,加热固化反应的温度为49.5-51.5℃,时间为48-72h。

    18、与现有技术相比,本发明具有的有益效果:

    19、本发明提供的高柔韧性环氧树脂堵水剂包括环氧树脂、胺类固化剂、活性稀释剂和咪唑类增韧剂,其中稀释剂很大程度降低堵水剂的黏度,保证堵水剂的可输送性;环氧树脂和活性稀释剂中的环氧基与胺类固化剂中的胺基发生开环反应,形成三维网状结构,进一步加强堵水剂力学强度,使得堵水剂具有低粘度、良好的粘结性能、高柔韧性、固化后强度高等特点,灌注流动性好,适用性广,在高温、高盐环境下仍具有优异的封堵效果。通过进行室内堵水模拟实验和低渗透油藏的水平井现场进行封堵,本发明的高柔韧性环氧树脂堵水剂展现出良好的流动性和封堵效果,堵后油井增产明显,含水量下降,提升油井的利用率,实现经济效益的提高。

    20、进一步的,本发明的高柔韧性环氧树脂堵水剂,选取环氧树脂(e-51)作为多功能型环氧树脂堵水材料的基料,其具有高环氧值、低粘度、高强度硬度和高耐热耐腐蚀性能,且具有较多可反应环氧基团,正因为这些环氧基团,环氧树脂的环氧基与胺类固化剂的胺基发生反应,反应机理为:固化剂的伯胺可以与环氧基反应生成仲胺和羟基,仲胺还可以与环氧基反应生成叔胺,依次进行反应,逐渐形成三维网状结构,从而具有不同的优良性能。

    21、进一步的,本发明的高柔韧性环氧树脂堵水剂,所选取的活性稀释剂为十二烷基二缩水甘油醚(age)和新戊二醇二缩水甘油醚(678)的混合物。所筛选的几个活性稀释剂的差异主要在于其链的长度不同以及环氧基的当量不同,为此加入到环氧树脂堵剂后体现的优势也有所区别。以稀释剂678为例,活性稀释剂参与环氧树脂堵剂的固化反应机理为:环氧基与胺基发生开环反应,为此稀释剂678的链段成功连接到堵剂的网络结构中。通过改变稀释剂添加量以有效的调节堵剂固化前后的性能。

    22、进一步的,本发明的高柔韧性环氧树脂堵水剂,所选取的增韧剂为咪唑类增韧剂2-乙基咪唑、2-苯基咪唑和1-苄基-2-甲基咪唑复配而来,实验前期选用酯类和硅油类增韧剂作为助剂进行探究,结果表明加入此类助剂的堵水剂的耐温性能和拉伸剪切性能均无法满足堵剂技术指标。因此,本发明选取咪唑类增韧剂对环氧树脂堵剂体系进一步性能优化,主要其原因是咪唑类增韧剂中咪唑环上c-n键也参与固化反应,可以提高固化物的柔韧性,进一步改善堵剂的性能。

    23、本发明的高柔韧性环氧树脂堵水剂制备过程中,稀释剂和增韧剂的添加量对堵剂固化后强度性能影响较大,所以环氧树脂、胺类固化剂、活性稀释剂和咪唑类增韧剂的质量比为100:42-52:13-30:0.5-2.5。环氧树脂堵剂固化后的压缩强度和拉伸剪切强度均随着稀释剂和增韧剂的添加,压缩强度均呈现出先增大后降低的趋势。对于堵剂体系而言,稀释剂参与固化反应,增大体系的交联密度,其固化后压缩强度也有所提高,但是较多的c链影响刚性网络,所以后期压缩强度提高的幅度有所减少;咪唑类增韧剂可以促进固化反应,提高堵剂的交联密度,但是过多的咪唑会导致应力集中点增加,降低固化物的强度。因此,堵剂制备过程中,应合理调配稀释剂和增韧剂的添加量,确保堵剂性能最佳。



    技术特征:

    1.一种水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂,其特征在于,包括质量比为100:42-52:13-30:0.5-2.5的环氧树脂、胺类固化剂、活性稀释剂和咪唑类增韧剂。

    2.根据权利要求1所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂,其特征在于,环氧树脂选用双酚a型环氧树脂e-51。

    3.根据权利要求1所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂,其特征在于,所述胺类固化剂为乙二胺、乙烯基三胺、三乙烯基四胺、酚醛胺与聚酰胺中的一种或者多种。

    4.根据权利要求1所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂,其特征在于,所述活性稀释剂为新戊二醇二缩水甘油醚和十二烷基二缩水甘油醚的混合物。

    5.根据权利要求1所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂,其特征在于,新戊二醇二缩水甘油醚和十二烷基二缩水甘油醚的质量比为3-20:10。

    6.根据权利要求1所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂,其特征在于,所述咪唑类增韧剂为2-甲基咪唑、2-苯基咪唑与1-苄基-2-甲基咪唑的混合物。

    7.根据权利要求1所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂,其特征在于,2-甲基咪唑、2-苯基咪唑与1-苄基-2-甲基咪唑的质量比1:1-2:0.8-1.4。

    8.一种如权利要求1-7任一项所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

    9.一种权利要求8所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂的制备方法,其特征在于,真空脱泡处理的温度为49.5-51.5℃,真空度为-0.1mpa。

    10.一种权利要求8所述的水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂的制备方法,其特征在于,加热固化反应的温度为49.5-51.5℃,时间为48-72h。


    技术总结
    本发明公开了一种水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂及制备方法,制备方法包括:将质量比为100:42‑52:13‑30:0.5‑2.5的环氧树脂、胺类固化剂、活性稀释剂和咪唑类增韧剂混合搅拌均匀后,加热,得到树脂堵剂;将树脂堵剂进行真空脱泡处理;将真空脱泡处理后的进行加热固化反应,得到水平井高柔韧性环氧树脂堵水剂。通过对堵水剂室内模拟试验以及对低渗透油藏油井现场试验,堵水剂均以表现良好的注入性和封堵效果。本发明的堵水剂具有黏度低、固化强度高、抗拉伸及柔韧性高的特点,具有较高的耐盐、耐温、耐压性能。

    技术研发人员:李恒睿,潘柳依,何金辉,陶自豪,覃毅,刘姣姣,崔楼伟,李冬,李稳宏
    受保护的技术使用者:西北大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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