一种配合CO2的自补偿化学重结晶封堵剂及其制备方法与流程

本发明涉及碳埋存，尤其涉及一种针对co2埋存封井及气窜通道的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂及其制备方法。

背景技术：

1、co2湿气对普通合金钢和固井水泥具有极强腐蚀性和穿透能力。碳埋存涉及各种废弃井封井，对高温高压密封安全的要求高达千年。但是，目前国内还没有形成相应的技术标准。参照高压油气藏最高等级封井标准，各种废弃井封井可能因co2湿气对普通合金钢和固井水泥强腐蚀产生的“蚁蚀效应”导致密封性失效，形成长期封井的安全隐患。

2、现有技术中提出的封井装置和封井方法，封井装置包括：连续油管、控制阀和冲洗头，控制阀的两端分别与连续油管和冲洗头相连，封井时将水泥浆注入连续油管内，水泥浆经过冲洗头进入封堵井段，从而完成一次封堵施工。在封井过程中可直接将连续油管下入生产油管内，解决了现有封井技术工作效率低且成本较高的问题。但是并没有考虑co2埋存封井因co2湿气对普通合金钢和固井水泥强腐蚀产生的“蚁蚀效应”导致密封性失效的技术问题。

3、现有技术中提出的天然气井的永久封井方法，将封堵天然气井拆分为产层的封堵和风险井段的封堵，主要采用水泥塞、桥塞及水泥+桥塞相结合的方式进行封堵施工。同样未考虑co2埋存封井因co2湿气对普通合金钢和固井水泥强腐蚀产生的“蚁蚀效应”导致密封性失效的技术问题。

4、现有技术中还提出了二氧化碳驱油用复合型防气窜剂，该co2驱油用复合型防气窜剂可在80-120℃、矿化度1.2×l04mg/l-2.2×l04mg/l的油藏条件下有效行成不动凝胶，且凝胶可保持六个月不分水，封堵率大于90％。该技术主要着眼于解决地层内二氧化碳驱所遇到的co2突进问题，作用有效期短，能否应用于co2埋存封井存有疑问。

5、综上所述，现有的封井技术主要以水泥塞、桥塞、控制阀或有机封堵剂为主，封堵有效时间短，封堵强度低，不适用于co2埋存废弃井长效封井处理。而目前的废弃井封井最高等级标准《储气库废弃井封堵作业规程》和《天然气井永久性封井技术规范》，主要采用水泥塞、桥塞等常规塞加重晶石塞和缓蚀剂封井，也无法解决因co2对普通合金钢和固井水泥强腐蚀产生的“蚁蚀效应”，导致井筒密封性失效的问题。

6、因此，如何对碳埋存废弃井进行长效安全封井是目前需要解决的技术难题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种针对co2埋存封井及气窜通道的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂及其制备方法。基于自补偿化学重结晶原理，本发明的自补偿化学重结晶封堵剂可在co2对普通合金钢和固井水泥强腐蚀产生的“蚁蚀效应”发生时，补偿进入腐蚀形成的“蚁洞”，与co2发生化学反应，通过反应物的重结晶效应实现密封性修复，阻断延迟co2“蚁蚀效应”。

2、本发明实施例提出一种配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂及其制备方法可解决co2埋存废弃井长效封井难题，也可用于火驱、co2驱地层气窜的封堵控制。

3、基于此，采用以下技术方案：

4、本发明实施例所公开的一种配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂，包括以下组分：按质量百分比计为：硅酸钠40-50％、重晶石10-20％、分散剂0.5-1％、缓蚀剂1-3％、余量为水，

5、其中，所述缓蚀剂为耐co2缓蚀剂。

6、进一步地，配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂由以下组分制成，其质量百分比为：硅酸钠50％、重晶石20％、分散剂1％、缓蚀剂3％、余量为水。

7、进一步地，所述缓蚀剂由咪唑啉类缓蚀剂和聚天冬氨酸按照质量比为5：2复配而成。

8、进一步地，所述分散剂选自木质素磺酸钠或六偏磷酸钠。

9、本发明实施例还公开一种如上所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

10、步骤101：配制缓蚀剂：将咪唑啉类缓蚀剂与聚天冬氨酸按照质量比为5：2复配，得到缓蚀剂；

11、步骤102：将硅酸钠、分散剂与缓蚀剂搅拌均匀得到混合液体；

12、步骤103：将混合液体加入至重晶石和水中，得到封堵剂。

13、进一步地，咪唑啉类缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：

14、步骤201：将油酸和三乙烯四胺，混合并搅拌均匀；

15、步骤202：搅拌混合物同时对混合物进行加热反应；

16、步骤203：冷却后得到咪唑啉类缓蚀剂。

17、进一步地，其特征在于，步骤202中，混合物进行加热反应的过程为：以每分钟2-3℃的速度将温度升至105℃，恒温10min；继续升温至190℃，恒温90min；继续升温至210℃，恒温75min。

18、进一步地，步骤202中，通入惰性气体至混合物中对加热反应进行保护。

19、进一步地，步骤201中，油酸和三乙烯四胺的混合比例为：按照摩尔质量计为(1：2)-(1：3)。

20、本发明实施例所公开得如上所述方法制备的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂的应用方法，所述封堵剂与co2混合后，在高温高压的条件下，生成致密的硅化石。具体地，所述封堵剂补偿进入co2腐蚀形成的“蚁洞”，所述封堵剂与co2发生化学反应形成反应物进行堵洞且防止其他的co2继续进入“蚁洞”产生进一步的腐蚀；所述封堵剂也可用于火驱、co2驱地层气窜的封堵控制。

21、采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

22、本发明提出的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂，选用硅酸钠和重晶石为主要封堵材料，并添加具有抗温、抗盐能力的分散剂及缓蚀剂，使得封堵剂具有蠕动触变性；可在对普通合金钢和固井水泥强腐蚀产生的“蚁蚀效应”发生时，及时补偿进入生成的“蚁洞”，与co2发生化学反应生成硅酸，并与腐蚀产物混合，在高温高压条件下通过重结晶生成硅化石，实现密封性自修复。

23、本发明提出的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂在实验条件下抗压强度为45-60mpa，密封抗压梯度大于40mpa/m，封堵率能够达到90％-95％。

24、本发明的封堵剂能够配合井中存在的co2气体进行封堵，具有封堵强度高、co2腐蚀阻断作用强等特点，适用于碳埋存废弃井的封井处理，为保障长期密封安全性提供了一种有效的技术手段。也可用于油田火驱、co2驱等地层气窜控制。

技术特征：

1.一种配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂，其特征在于，包括以下组分：按质量百分比计为：硅酸钠40-50％、重晶石10-20％、分散剂0.5-1％、缓蚀剂1-3％、余量为水，

2.根据权利要求1所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂，其特征在于，由以下组分制成，其质量百分比为：硅酸钠50％、重晶石20％、分散剂1％、缓蚀剂3％、余量为水。

3.根据权利要求1所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂，其特征在于，所述缓蚀剂由咪唑啉类缓蚀剂和聚天冬氨酸按照质量比为5：2复配而成。

4.根据权利要求1所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂，其特征在于，所述分散剂选自木质素磺酸钠或六偏磷酸钠。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂的制备方法，咪唑啉类缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤202中，混合物进行加热反应的过程为：以每分钟2-3℃的速度将温度升至105℃，恒温10min；继续升温至190℃，恒温90min；继续升温至210℃，恒温75min。

8.根据权利要求7所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤202中，通入惰性气体至混合物中对加热反应进行保护。

9.根据权利要求7所述的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤201中，油酸和三乙烯四胺的混合比例为：按照摩尔质量计为(1：2)-(1：3)。

10.一种如权利要求5-9任一项所述方法制备的配合co2的自补偿化学重结晶封堵剂的应用方法，所述封堵剂与co2混合后，在高温高压的条件下，生成致密的硅化石。

技术总结本发明公开了一种配合CO<subgt;2</subgt;的自补偿化学重结晶封堵剂，其特征在于，包括以下组分：按质量百分比计为：硅酸钠40‑50％、重晶石10‑20％、分散剂0.5‑1％、缓蚀剂1‑3％、余量为水，其中，缓蚀剂为耐CO<subgt;2</subgt;缓蚀剂。本发明还公开了配合CO<subgt;2</subgt;的自补偿化学重结晶封堵剂的制备方法。本发明提供的配合CO<subgt;2</subgt;的自补偿化学重结晶封堵剂，可在对普通合金钢和固井水泥强腐蚀产生的“蚁蚀效应”发生时，及时补偿进入生成的“蚁洞”，与CO<subgt;2</subgt;发生化学反应生成硅酸，并与腐蚀产物混合，在高温高压条件下通过重结晶生成硅化石，实现密封性自修复。技术研发人员：闫暄崎,谢刚,武文婕,姜伟祺,王颖瑞,蔡韶松,王冠,秦忠海,翟锡芝,马志,谷胜群,王可佳受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30