CN102276771A - 一种井下凝胶段塞及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井下凝胶段塞及其制备方法，其特征在于其组成为单体、交联剂、引发剂、密度调节剂、粘度调节剂和水；其中各组分的重量百分比为：单体：4.5-9％；交联剂：0.1-0.14％；引发剂：0.005-0.06％；密度调节剂：5-10％；粘度调节剂：0.1-1.0％；水：余量；按配方比例，将单体、交联剂溶解在水中，然后加入粘度调节剂搅拌分散均匀，随后加入密度调节剂搅拌分散均匀，最后在注入前加入引发剂，混合均匀后即制成凝胶段塞基液，将凝胶段塞基液注入井筒预定位置即形成凝胶段塞。本发明的凝胶段塞在井下能安全有效封隔井筒，实现不压井起下钻，具有强度高、耐温性好，制备方法简单，经济效益好的特点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种井下凝胶段塞及其制备方法，属石油钻井工程化学剂应用技术领域。
背景技术：
欠平衡钻井由于具有能提高机械钻速、可防止压差卡钻和减少井眼循环漏失、减少地层损害、提高油气层显示级别等优点而得到了迅速的发展。目前，影响欠平衡钻井效果的主要因素是起钻前或起钻过程中往往需要压井以平衡地层压力。但压井作业有可能完全抵消欠平衡钻井带来的好的效果，甚至可能对地层造成更大的损害。因此不压井起下钻作业是实施欠平衡钻井技术的关键点。目前能够完成不压井起下钻的工艺技术主要有两类，一类是利用强行起下钻装置，用它来克服管柱在起出末期或下入初期时井内的上顶力；另一类是井下套管阀，它可以完成井下关井，使井口在不带压的情况下完成管柱起下。前者存在施工风险高、操作复杂的缺点，而后者成本高，不能重复使用。
中国专利(CN 101135237A)提供了一种井下冻胶阀技术，该冻胶阀体系以瓜胶为主剂，注入井筒后在储层中部和油管管柱底部之间的井筒内形成一段强度很高的胶体段，在钻井、完井和修井过程中安全封隔井筒，将泥浆、压井液与储层有效分开，有效阻止压井液进入地层，同时也阻止地层中的硫化氢气体向外逸出。该冻胶体系也可用于不压井起下钻工艺，根据井下工况条件需要，在地面配制，结合适当的顶替工艺将其顶替至井筒预定位置，一定时间内胶凝形成冻胶阀，并能在破胶剂作用下破胶排出。该冻胶阀技术使用温度为60～80℃，主要适用于油井和少量含气油井的施工。
然而在深井施工过程中，现有的冻胶阀技术难以满足耐高温高压的需要，因此开发耐压、耐温性能更好的胶塞封隔技术将能更进一步拓宽欠平衡钻井不压井起下钻工艺技术路线，为欠平衡钻井提供可靠的技术保障。
发明内容：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种井下凝胶段塞及其制备方法，其凝胶段塞在井下能安全有效封隔井筒，实现不压井起下钻，具有强度高、耐温性好，破胶方便，制备方法简单，经济效益好的特点。
本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。
本发明所提供的一种井下凝胶段塞，其组成为单体、交联剂、引发剂、密度调节剂、粘度调节剂和水；其中各组分的重量百分比为：
单体：4.5--9％；
交联剂：0.1--0.14％；
引发剂：0.005--0.06％；
密度调节剂：5-10％；
粘度调节剂：0.1--1.0％；
水：余量。
所述的单体为丙烯酰胺、丙烯酸中的一种或两者的混合物；
所述的交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种；
所述的密度调节剂为重晶石、铁矿粉、碳酸钙中的一种；
所述的粘度调节剂为羟丙基瓜尔胶、聚丙烯酰胺中的一种。
本发明所提供的一种井下凝胶段塞的制备方法是：
按配方比例，将单体、交联剂溶解在水中，然后加入粘度调节剂搅拌分散均匀，随后加入密度调节剂搅拌分散均匀，最后在注入前加入引发剂，混合均匀后即制成凝胶段塞基液，将凝胶段塞基液注入井筒预定位置即形成凝胶段塞。
本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：
本发明一种井下凝胶段塞及其制备方法，应用于欠平衡钻井不压井起下钻过程，其凝胶段塞在井下成胶温度范围为50--125℃，粘度和密度可根据泥浆性能调整，能安全有效封隔井筒；破胶时可直接用钻头将凝胶体破碎，然后通过钻井液将破碎的凝胶块携带出井筒，经振动筛与泥浆分离；具有强度高、耐温性好，破胶方便，制备方法简单，经济效益好的特点。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
应用本发明，根据作业井筒的位置、温度，按配方比例，将单体、交联剂溶解在水中，然后加入粘度调节剂搅拌分散均匀，随后加入密度调节剂搅拌分散均匀，最后在注入前加入引发剂，混合均匀后即制成凝胶段塞基液；根据现场施工要求计算出凝胶段塞基液的注入用量；注入时，将水泥车通过管线和钻杆连接，管线试压合格后，用水泥车将凝胶段塞基液沿钻杆注入井下，然后注入清水或泥浆将基液顶替至井筒预定位置即形成凝胶段塞。当凝胶段塞基液注入完毕后，缓慢上提钻杆至凝胶段塞基液顶部，然后正常起钻；作业完成后，重新下钻过程中凝胶段塞被钻头直接钻开，破碎的凝胶块被泥浆携带出井筒，经振动筛与泥浆分离。
实施例1：
本发明所提供的一种井下凝胶段塞，其中各组分的重量百分比为：
丙烯酰胺：9％；
N，N’-亚甲基双丙烯酰胺：0.14％；
过硫酸铵：0.005％；
重晶石：5％；
羟丙基瓜尔胶：0.8％；
水：余量。
实施例2：
本发明所提供的一种井下凝胶段塞，其中各组分的重量百分比为：
丙烯酰胺：8％；
N，N’-亚甲基双丙烯酰胺：0.12％；
过硫酸钾：0.006％；
碳酸钙：5％；
聚丙烯酰胺：0.1％；
水：余量。
实施例3：
本发明所提供的一种井下凝胶段塞，其中各组分的重量百分比为：
丙烯酰胺和丙烯酸的混合物：7％；
N，N’-亚甲基双丙烯酰胺：0.1％；
过硫酸钾：0.008％；
铁矿粉：5％；
聚丙烯酰胺：0.1％；
水：余量。
Claims (7)
1.一种井下凝胶段塞，其特征在于其组成为单体、交联剂、引发剂、密度调节剂、粘度调节剂和水；其中各组分的重量百分比为：
单体：4.5--9％；
交联剂：0.1--0.14％；
引发剂：0.005--0.06％；
密度调节剂：5-10％；
粘度调节剂：0.1--1.0％；
水：余量。
2.权利要求1所述的一种井下凝胶段塞的制备方法，其特征在于按配方比例，将单体、交联剂溶解在水中，然后加入粘度调节剂搅拌分散均匀，随后加入密度调节剂搅拌分散均匀，最后在注入前加入引发剂，混合均匀后即制成凝胶段塞基液，将凝胶段塞基液注入井筒预定位置即形成凝胶段塞。
3.根据权利要求1所述的一种井下凝胶段塞，其特征在于所述的单体为丙烯酰胺、丙烯酸中的一种或两者的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种井下凝胶段塞，其特征在于所述的交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种井下凝胶段塞，其特征在于所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种井下凝胶段塞，其特征在于所述的密度调节剂为重晶石、铁矿粉、碳酸钙中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种井下凝胶段塞，其特征在于所述的粘度调节剂为羟丙基瓜尔胶、聚丙烯酰胺中的一种。
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