CN102603969B

CN102603969B - 一种胶结性凝胶堵漏剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102603969B
Application number: CN201110315519.5A
Authority: CN
Inventors: 李娟�; 王中华; 胡群爱; 郭建华; 孙举; 周亚贤; 刘文堂; 刘晓燕
Original assignee: Drilling Engineering Technology Research Institute Of Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau Sinopec; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Drilling Engineering Technology Research Institute Of Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau Sinopec; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: CN102603969A

Abstract

本发明公开一种胶结性凝胶堵漏剂及其制备方法，属于油田化学技术领域，由磺化三聚氰胺、亲水性单体、阳离子单体、引发剂、pH值调节剂和水进行缩聚和共聚反应获得，其有益效果是引入了磺化三聚氰胺所含有的耐热性好的三嗪环杂环结构，提高了抗温性能，且胶结性堵漏材料中含有大量的羟基、羧基、氨基等活性基团，在地层温度下可进一步反应，具有胶结作用，能够形成更牢固的堵塞。

Description

一种胶结性凝胶堵漏剂及其制备方法

技术领域

本发明公开一种胶结性凝胶堵漏剂，同时还公开了一种该胶结性凝胶堵漏剂的制备方法，属于油田化学技术领域。

技术背景

随着钻井技术的不断提高，堵漏技术也有了较大的进步，堵漏材料的品种不断地增多。凝胶材料由于具有良好的可变形性，可根据漏失通道的尺寸大小进行形状调节，遇水发生吸水膨胀，溶胀但不溶解，膨胀后具有填充堵塞的作用，在堵漏材料中发挥了重要的作用。

目前研究的凝胶堵漏材料主链基本上是由碳碳链组成，其抗温能力十分有限，在遇到高温地层的漏失情况下，由于凝胶堵漏材料的高温降解，不能很好的发挥封堵作用。

专利200810046115.9公开了一种油田用可控制交联凝胶堵水堵漏材料，该堵漏材料采用非共轭双键的化合物N，N-亚甲基双丙烯酰胺，使丙烯酰胺分子链之间发生交联，形成交联化合物；再把凝胶颗粒浸泡于三氯化铬溶液中，充分吸收交联剂于凝胶颗粒内；烘干后加入到聚乙烯醇溶液中进行包裹；最后将包裹后含有交联剂的凝胶颗粒加入部分水解的聚丙烯酰胺溶液中进行缓慢交联，得到不动强凝胶。专利200910017101.9公开了一种钻井用高强度预交联凝胶堵漏剂及其制备方法，该凝胶堵漏剂由丙烯酰胺、丙烯酸、阳离子单体、交联剂和引发剂组成，该预交联凝胶堵漏及吸水膨胀速率较慢，保证堵漏剂进入漏层后，还可持续膨胀，能够很好的封堵漏层，同时还具有抗挤压强度大、耐温耐矿化度能力强。目前研究的这些凝胶堵漏材料基本上是吸水后体积膨胀，通过物理填充作用封堵漏失通道。这类凝胶堵漏材料是惰性的，凝胶颗粒间不能相互反应粘结，也不能与纤维类架桥材料发生化学反应，在钻进过程中稍有压力激动，裂缝扩展，封堵层便会产生松动，引起二次漏失。

发明内容

本发明内容的目的在于克服上述现有堵漏剂存在的抗温能力差、在压力激动、裂缝扩展、封堵层产生松动的情况下，容易引起二次漏失的缺陷，提供一种在地层温度下可进一步发生缩聚反应，具有胶结作用，并且固化时间可调的钻井堵漏用的胶结性凝胶材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种胶结性凝胶堵漏材料，由磺化三聚氰胺、亲水性单体、阳离子单体、引发剂、pH值调节剂与水进行缩聚和共聚反应获得。

上述组分按质量百分比计为：磺化三聚氰胺36-54份，亲水性单体5.1-22.8份，阳离子单体0.3-3.6份，引发剂0.003-0.044份，酸性pH值调节剂A2.82-4.6份，碱性pH值调节剂B 1.93-3.7份，其余为水；

所说的亲水性单体为丙烯酰胺、丙烯酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种；

所说的阳离子单体是二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵中的一种；

所说的引发剂是氧化还原引发剂，其中氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的一种，还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠中的一种；

所说的酸性pH值调节剂A是冰乙酸和盐酸，所说的碱性pH值调节剂B是三乙醇胺、氢氧化钠中的一种或两种。

本发明的制备方法如下：

将磺化三聚氰胺、亲水性单体、阳离子单体、引发剂、水进行混合，得到均一透明的溶液，加入酸性pH值调节剂A调节溶液pH至2-6，置入35-45℃恒温水浴中，反应10-20min；加入碱性pH值调节剂B，调节溶液pH至8-12，升温至60-90℃，碱性条件下聚合3-10h，即可得到胶结性凝胶堵漏材料。

本发明的有益效果是：引入了磺化三聚氰胺所含有的耐热性好的三嗪环杂环结构，提高了抗温性能，且胶结性堵漏材料中含有大量的羟基、羧基、氨基等活性基团，在地层温度下可进一步反应，具有胶结作用，能够形成更牢固的堵塞。

附图说明

图1为本发明实施例1所得堵漏剂在100℃反应不同时间后的应力-应变曲线；

图中：a：2h；b：3h；c：4h；d：5h；e：6h；f：7h；g：8h；h：9h；i：10h。

图2为本发明实施例1所得堵漏剂在不同介质中的吸水倍率随时间的变化；

图中：a：纯水；b：0.9％NaCl；c：10％NaCl；d：18％NaCl；e：26％NaCl；f：4％NaCl，0.5％CaCl₂，1.3％MgCl₂复合盐水。

具体实施方式

实施例1

将42份磺化三聚氰胺、15.75份丙烯酰胺、2.25份二甲基二烯丙基氯化铵(阳离子单体)、0.011份过硫酸铵(引发剂)、0.005份亚硫酸氢钠(引发剂)和水进行混合；加入1.88份盐酸调节pH值为7，加入0.94份冰乙酸调节pH值至4，在35℃水浴下聚合15min，得到具有一定粘稠度的聚合物溶液，在该聚合物溶液中加入1.93份NaOH调节pH值至9，在75℃下聚合反应7h，取出冷却，即得到胶结性的凝胶堵漏材料。

图1为实施例1中所制备的胶结性堵漏材料在100℃油浴中继续反应不同时间的应力-应变图，由图可知，本发明随着反应时间的延长，发生相同应变所需的应力越来越大，材料抵抗变形能力增强，强度增大，表现出其具有可反应性，能够形成牢固的封堵层。

由图2可知，本发明的吸水倍率在不同的介质中变化很小，即使在饱和盐水和复合盐水中仍具有较高的吸水倍率，可满足不同地层封堵的需要。

实施例2

将36份磺化三聚氰胺、22.8份丙烯酰胺、1.2份三甲基烯丙基氯化铵(阳离子单体)、0.015份过硫酸铵(引发剂)、0.008份亚硫酸钠(引发剂)和水进行混合；加入1.88份盐酸调节pH值为7，加入0.94份冰乙酸调节pH值至4，在35℃水浴下聚合15min，得到具有一定粘稠度的聚合物溶液，在该聚合物溶液中加入3.24份NaOH调节pH值至12，在60℃下聚合反应10h，取出冷却，即得到胶结性的凝胶堵漏材料。

其他具体实施例3-8按照表1给出的组分进行配制。

表1一种胶结性凝胶堵漏剂实施例(单位以质量百分比计)

Claims

1.一种胶结性凝胶堵漏材料，其特征是：由磺化三聚氰胺、亲水性单体、阳离子单体、引发剂、pH值调节剂和水进行缩聚和共聚反应获得，其组分按质量份数计为：磺化三聚氰胺36-54份，亲水性单体5.1-22.8份，阳离子单体0.3-3.6份，引发剂0.003-0.044份，酸性pH值调节剂A 2.82-4.6份，碱性pH值调节剂B 1.93-3.7份，其余为水；其中亲水性单体为丙烯酰胺、丙烯酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵。

2.根据权利要求1所述的一种胶结性凝胶堵漏材料，其特征是：引发剂为氧化还原引发剂，其中氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的一种，还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种胶结性凝胶堵漏材料，其特征是：酸性pH值调节剂A为盐酸和冰乙酸；碱性pH值调节剂B为氢氧化钠、三乙醇胺中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种胶结性凝胶堵漏材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将磺化三聚氰胺、亲水性单体、阳离子单体、引发剂、水进行混合，得到均一透明的溶液，加入酸性pH值调节剂A调节溶液pH至2-6，置入35-45℃恒温水浴中，反应10-20min；加入碱性pH值调节剂B，调节溶液pH至8-12，升温至60-90℃，碱性条件下聚合3-10h，即可得到胶结性凝胶堵漏材料。