一种高温延迟固化型高强度纳米材料及其制备方法与流程

本发明涉及油田化学，特别涉及一种砾石充填筛管外环空封隔用高温延迟固化型高强度纳米材料及其制备方法。

背景技术：

1、水平井由于生产井段长、泄油面积大、单井产能高等优势，近年来，逐步得到推广与应用。以渤海油田为例，水平井产量贡献已超过40％，且这些水平井多采用砾石充填筛管完井方式进行防砂，筛管与井壁之间存在30mm左右的环空，存在轴向窜流，导致此类水平井在找水、分段控堵水等方面，难度较大。

2、目前常用的环空化学封隔材料主要有聚合物凝胶类、铝镁混层金属氢氧化物/钠质黏土矿物体系(mmh/mt)、水泥基类等。聚合物凝胶类材料本身强度低，且在筛管外环空中“重力坍落”和“回吐”明显；而水泥基类材料密度大，易造成筛管外充填不完全。另外，公告号为cn101899291b的中国发明专利提供了一种高触变、胶凝可控的铝镁混层金属氢氧化物/钠质黏土矿物体系材料，该体系固化时间1～6小时，对于温度40℃～90℃的油藏条件，长期稳定性好，可直接封堵出水段，但对于90℃以上的高温油藏，长期稳定性差，仅可作为临时环空封隔器使用，辅助后续地层堵剂的定位注入。公告号为cn105885811b的中国发明专利公开的环空化学封隔材料，固化时间1～6小时，仅适用于40℃～70℃的油藏。上述两种环空化学封隔材料未针对砾石充填筛管完井水平井，固化时间均在6小时以内，存在施工安全风险，且均不能满足90℃～120℃油藏长期环空化学封隔的需求。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题，提供一种高温延迟固化型高强度纳米材料及其制备方法。

2、第一方面，本发明提供一种高温延迟固化型高强度纳米材料，是采用以下技术方案得以实现的。

3、一种高温延迟固化型高强度纳米材料，包括以下重量百分比的组分：纳米触变剂0.6％～1.3％、强度控制剂15％～25％、引发剂0.08％～0.3％、阻聚剂0.002～0.01％、余量为水。

4、通过采用上述技术方案，本发明高温延迟固化型高强度纳米化学封隔材料由纳米触变剂、强度控制剂、引发剂、阻聚剂、自来水或现场地层产出水组成。纳米触变剂能够提高材料的触变性，减少封隔材料在筛管外环空“重力分异”或“坍塌”现象，同时，材料为纳米级颗粒，通过工艺控制，能够适度进入地层，达到提高材料与地层结合度的目的；强度控制剂本身具有三维网络结构，冷水或热水配制均可，无需高温熟化过程；引发剂具有温敏特点，常温下不会引发固化反应，能在90℃～120℃温度范围内与强度控制剂发生固化反应，形成微膨胀弹性固结体，既能确保材料在筛管外环空的封隔强度，又能确保材料在地面常温下不发生反应，方便现场施工；阻聚剂能够延缓上述固化反应速度，通过浓度调整，能够使封隔材料的固化时间控制在6小时～12小时，确保施工过程的安全性。封隔材料配制用水，既可以是自来水，也可以是现场地层产出水，且所有材料组分均为大宗商品，可以根据配方浓度在现场直接配制使用，省去了化工厂生产过程，节约了封隔材料的生产成本。

5、进一步的，所述纳米触变剂选用水滑石、气相二氧化硅、钻井级钠基膨润土中的一种或几种。

6、进一步的，所述强度控制剂选用预糊化玉米淀粉、预糊化木薯淀粉、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一种或几种。

7、进一步的，所述引发剂选用过氧化氢异丙苯、op-10、偶氮二氰基戊酸、硝酸铈铵中的一种或几种。

8、进一步的，所述阻聚剂选用对苯二酚、萘醌、吡啶、吩噻嗪中的一种或几种。

9、进一步的，所述水为自来水或现场地层产出水。

10、第二方面，本发明提供一种高温延迟固化型高强度纳米材料的制备方法，是采用以下技术方案得以实现的。

11、一种上述高温延迟固化型高强度纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

12、s1.称取规定量的水，在搅拌状态下加入规定量的强度控制剂，保持搅拌1.5～2小时；

13、s2.称取规定量的纳米触变剂，加入步骤s1的搅拌液中，保持搅拌20～40分钟；

14、s3.称取规定量的引发剂，加入步骤s2的搅拌液中，保持搅拌20～40分钟；

15、s4.称取规定量的阻聚剂，加入步骤s3的搅拌液中，保持搅拌20～40分钟；

16、s5.待各组分搅拌均匀后，置于油藏温度中，放置6小时～12小时，使其发生固化反应，得到延迟固化型高强度纳米化学封隔材料。

17、进一步的，搅拌转速为350～450转/分钟。

18、进一步的，油藏温度90℃～120℃。

19、本申请具有以下有益效果。

20、(1)本发明的高温延迟固化型高强度纳米化学封隔材料适用油藏温度90℃～120℃；

21、(2)本发明的高温延迟固化型高强度纳米化学封隔材料在搅拌条件下的工作液粘度为100mpa·s～220mpa·s，颗粒为纳米尺寸，能够进入筛管外砾石空间及近井附近地层，提高材料与地层结合度，进而提高封隔材料的抗压强度；

22、(3)本发明的高温延迟固化型高强度纳米化学封隔材料固化时间6小时～12小时，确保了施工过程的安全性。固化后砾石充填筛管外环空轴向抗压强度达到3.05mpa/m，480天后砾石充填筛管外环空轴向抗压强度降低为2.24mpa/m，仍具有较高环空封隔强度，长期稳定性好，满足高温油藏长期封隔要求；

23、(4)本发明的高温延迟固化型高强度纳米化学封隔材料能够根据配方浓度在现场直接配制使用，省去了化工厂生产过程，节约了封隔材料生产成本。

技术特征：

1.一种高温延迟固化型高强度纳米材料，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：纳米触变剂0.6％～1.3％、强度控制剂15％～25％、引发剂0.08％～0.3％、阻聚剂0.002～0.01％、余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种高温延迟固化型高强度纳米材料，其特征在于：所述纳米触变剂选用水滑石、气相二氧化硅、钻井级钠基膨润土中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种高温延迟固化型高强度纳米材料，其特征在于：所述强度控制剂选用预糊化玉米淀粉、预糊化木薯淀粉、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种高温延迟固化型高强度纳米材料，其特征在于：所述引发剂选用过氧化氢异丙苯、op-10、偶氮二氰基戊酸、硝酸铈铵中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种高温延迟固化型高强度纳米材料，其特征在于：所述阻聚剂选用对苯二酚、萘醌、吡啶、吩噻嗪中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种高温延迟固化型高强度纳米材料，其特征在于：所述水为自来水或现场地层产出水。

7.一种权利要求1-6任一所述高温延迟固化型高强度纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种高温延迟固化型高强度纳米材料的制备方法，其特征在于：搅拌转速为350～450转/分钟。

9.根据权利要求7所述的一种高温延迟固化型高强度纳米材料的制备方法，其特征在于：油藏温度90℃～120℃。

技术总结本发明公开了一种高温延迟固化型高强度纳米材料及其制备方法。所述高温延迟固化型高强度纳米材料包括以下组分：纳米触变剂、强度控制剂、引发剂、阻聚剂、余量为水。本发明纳米化学封隔材料能够通过调整阻聚剂、引发剂浓度，使固化时间延长至6小时～12小时，确保现场施工更加安全、可靠；同时，通过加入纳米触变剂，能够使该封隔材料适度进入地层，强化封隔材料与地层的结合度，使材料固化后砾石充填筛管外环空轴向抗压强度达到3.05MPa/m，480天后砾石充填筛管外环空轴向抗压强度降低为2.24MPa/m，仍具有较高环空封隔强度，长期稳定性好。该高温延迟固化型高强度纳米化学封隔材料满足90℃～120℃的油藏需求。技术研发人员：朱立国,孟科全,陈维余,张艳辉,魏子扬,刘玉明,王成胜,陈士佳,左清泉,刘浩洋,田津杰受保护的技术使用者：中海油能源发展股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18