天然气田使用的选择性环氧树脂堵水剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂及其制备方法，其原料组成包括：双酚F或/和双酚A环氧树脂，固化剂，促进剂，活性稀释剂，发泡剂，超交联聚合物，表面活性剂。本发明专利技术的提供的选择性环氧树脂堵水剂具有低黏度、高流动性、高选择性等特点，可以在高温、高压、高盐、高硫化氢的地层环境中发挥有效的堵水出气作用。的堵水出气作用。的堵水出气作用。

【技术实现步骤摘要】
天然气田使用的选择性环氧树脂堵水剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于天然气田开采
，涉及天然气田开采过程中使用的一种堵水剂，尤其是适用于恶劣环境下有效发挥选择性堵水通气作用的环氧树脂堵水剂。

技术介绍

[0002]天然气作为一种相对清洁的能源，在国家能源领域占据了极为重要的位置。在天然气田开采过程中，大多数天然气田尤其是开采进入中后期的气田，普遍存在着地层出水的问题，这一现象极大影响了天然气的正常采收效率，增加了开采成本，出水情况严重的甚至会导致气井直接关闭。因此研究一套与气井开采技术相配套的堵水技术显得至关重要。化学堵水技术是通过化学堵水剂在地层出水裂缝和孔隙形成长期或一段时间的物理堵塞，从而降低出水地层的水相渗透率，减小地层水侵对天然气开采的不利影响。从对水气两相的作用效果来看，化学堵水剂分为非选择性堵水剂和选择性堵水剂。非选择性堵水剂可以在出水位置形成强物理封堵，对水和气都具有较强的封堵效果，选择性堵水剂主要有聚合物类、冻胶、乳状液等，可以降低水相渗透率而对气相渗透率的影响较小。从封堵结果来看，具有选择性的堵水剂更有使用前景。
[0003]但目前气田选择性堵水剂的研究应用相对较少，堵水剂的综合性能较差，在一些条件严苛的气井环境(高温，高盐，高渗，酸碱环境)中难以得到应用。因此，研究制备一种热稳定性好，高强度，耐盐耐酸性好，并能在严苛的地下环境中长期有效使用的选择性堵水剂，对于提升天然气开采率，实现天然气稳产增收具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对目前天然气田选择性堵水剂综合性能差，应用范围窄的不足，本专利技术的目的旨在提供一种新型的适用性较强、综合性能优异的选择性堵水剂，可在地下严苛的环境中达到高效堵水但相对不影响气体采收的效果。
[0005]针对本专利技术需解决的气田选择性堵水问题，本专利技术提供的新型选择性环氧树脂堵水剂是以环氧树脂固化体系为堵水剂基体，发泡剂和超交联多孔聚合物为堵水通气改性剂。该堵水体系在固化前具有低黏度、高流动性，固化时间可调，固化后高强度，能够选择性的堵水出气，该体系在高温、高盐、高硫化氢的地下环境可长时间发挥封堵作用。
[0006]本专利技术提供的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂，其原料组成包括：双酚F或/和双酚A环氧树脂100份，固化剂50～150份，促进剂0.05～0.35份，活性稀释剂50～160份，发泡剂5～20份，超交联聚合物3～25份，表面活性剂0.1～10份。
[0007]在本专利技术上述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂中，环氧树脂高度交联的结构为堵水剂提供优异的力学强度和耐化学腐蚀性。所述环氧树脂可以单独使用双酚A或双酚F环氧树脂，也可以将二者混合使用。对于后者，两种组分的混合比例可以是任意的，但优选的，双酚F环氧树脂组分不超过70份，双酚A环氧树脂的用量不超过45份。上述双酚F与双酚A环氧树脂，优选环氧当量为100～350g/mol的双酚F和双酚A环氧树脂。
[0008]在本专利技术上述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂中，活性稀释剂可以极大降低环氧树脂堵水体系固化前的黏度，从而保证堵水体系的高流动性，减小堵水剂往井底泵注时的设备压力。所述活性稀释剂的含量与堵水剂体系的黏度有关，稀释剂用量越多，体系的黏度越低；同时，也跟实际使用环境的温度有关，温度越高，体系的黏度越低，反之则黏度越高。堵水剂的低黏度有利于堵水剂向地下灌注，减小灌注设备的使用压力。稀释剂的含量根据实际使用的环境温度和现场设备对体系黏度的具体要求而定。所述活性稀释剂选自正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苯乙烯氧化物、甲酚缩水甘油醚、2
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乙基己基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、环氧丙醇、环氧丙烷乙基醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、二缩水甘油醚和乙烯基环己烯双环氧中的至少一种。稀释剂优先从正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚中选择至少一种。
[0009]在本专利技术上述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂中，促进剂可以有效调节环氧树脂固化体系的反应活化能和固化反应时间。所述促进剂的含量与堵水剂体系的固化时间有关，而堵水剂的固化时间同时也跟井下的反应温度有关。井下反应温度越高，环氧树脂反应速度越快，固化时间就越短，反之亦然。实际促进剂的用量可根据实际使用的井下温度以及所需的固化时间确定，促进剂用量越少，相对应固化时间就越长，反之固化时间就越短。所述促进剂选自胺类促进剂、苯酚类促进剂、咪唑类促进剂、羧酸的金属盐类促进剂和路易斯酸促进剂中的至少一种。
[0010]在本专利技术上述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂中，发泡剂可在堵水体系中构建多孔结构，保证天然气能快速通过堵水剂。所述发泡剂的发泡温度在100～200℃，可根据实际使用环境的温度、堵水剂的固化时间和对堵水剂中的泡孔密度选择发泡剂。发泡剂常温条件下稳定，在井底高温环境中会缓慢发泡，最终堵水剂中形成均匀分布微米级的泡孔结构，该结构可保证天然气分子快速顺利通过堵水剂，即使堵水剂在采气层发生固化封堵也不会造成气层完全封锁，从而减小堵水剂的使用对天然气封堵的影响。所述发泡剂选自水、甲苯、二甲苯、N,N
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二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚、环己酮、偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠、2,2
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偶氮二异丁腈、4,4
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氧代双苯磺酰肼、重氮氨基苯和二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。
[0011]在本专利技术上述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂中，超交联聚合物中的纳米孔和疏水基团增大了水分子的通过阻力，从而减小了水相通过堵水剂的程度。超交联聚合物(Hyper CrosslinkedPolymer，HCP)是以苯(记作p)、甲苯(记作M)和氯甲苯(ClM)以及沥青(有效成分主要是萘、蒽、菲等稠环芳烃等)单体中至少一种为基体，经Friedel
‑
Crafts反应得到。在该Friedel
‑
Crafts反应中还加入了交联剂和催化剂。所述交联剂选自二甲醇缩甲醛、1,4二甲氧基苯、原甲酸三甲酯、四甲氧基甲烷等中的至少一种；所述交联剂与基体的物质的量之比为2:1～3:1。所述催化剂为路易斯酸，选自无水氯化铁、无水氯化铝、三氟化硼、五氯化铌等中的至少一种；所述催化剂与基体的物质的量之比为2:1～3:1。这种方法具有灵活的可选结构单元和可调的多孔结构，所制备的超交联聚合物为纳米多孔聚合物，比表面积在500～1000m2g
‑1，粒径为0.1～100μm固体粉末，孔径分布在0.3～50nm范围内。将上述三种单体(苯、甲苯、氯甲苯)与刚性亚甲基桥键合，分别得到P
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HCP、M
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HCP、PM
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HCP和ClM
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HCP。所述P
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HCP、M
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HCP、PM
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HCP和ClM
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HCP都是含有大量纳米孔结构的固体粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂，其特征在于，原料组成包括：双酚F或/和双酚A环氧树脂100份，固化剂50～150份，促进剂0.05～0.35份，活性稀释剂50～160份，发泡剂5～20份，超交联聚合物3～25份，表面活性剂0.1～10份。2.根据权利要求1所述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂，其特征在于，当双酚A和双酚F环氧树脂混合使用时，双酚F环氧树脂组分不超过70份，双酚A环氧树脂的用量不超过45份。3.根据权利要求1或2所述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂，其特征在于，所述双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂，优选环氧当量为100～350g/mol的双酚F和双酚A环氧树脂。4.根据权利要求1所述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂，其特征在于，所述活性稀释剂选自正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苯乙烯氧化物、甲酚缩水甘油醚、2
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乙基己基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、环氧丙醇、环氧丙烷乙基醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、二缩水甘油醚和乙烯基环己烯双环氧中的至少一种。5.根据权利要求1所述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂，其特征在于，所述促进剂选自胺类促进剂、苯酚类促进剂、咪唑类促进剂、羧酸的金属盐类促进剂和路易斯酸促进剂中的至少一种。6.根据权利要求1所述的天然气田开采使用的选择性环氧树脂堵水剂，其特征在于，所述发泡剂选自水、甲苯、二甲苯、N,N
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二甲基甲酰胺、乙二醇单...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴锦荣，张瑶，许虎，任世杰，曹作林，郑静，兀琪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：