CN105399884A

CN105399884A - 一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂及其制备方法

Info

Publication number: CN105399884A
Application number: CN201510815546.7A
Authority: CN
Inventors: 黄伟; 冯杰; 赵家乐; 杨超; 王建华
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Drilling Research Institute Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2016-03-16

Abstract

本发明提供了一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂及其制备方法。该制备方法包括：将乳化剂加入油相中，升温至45℃-55℃，通氮气30min-60min，加入有机单体的水溶液搅拌混合均匀，以1滴/秒-2滴/秒的速度均匀滴加引发剂的水溶液，同时通氮气30min-120min，反应1h-5h，得到聚合物乳液；将转相剂和交联剂依次加入到聚合物乳液中，其中，聚合物乳液和转相剂、交联剂的质量比为85％-95％：1％-10％：1％-5％，制备得钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂。本发明还提供了由上述制备方法得到的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂。本发明的堵漏剂与一定量的水混合后就会快速形成一个高强度的弹性体，可以根据提前设定的时间停止流动，同时具备驻留与承压能力，适合于恶性漏失的堵漏。

Description

一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种堵漏剂及其制备方法，特别涉及一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂及其制备方法，属于石油钻井技术领域。

背景技术

随着油气勘探开发的进一步深入，在高陡构造、边远区域及高山地区油气深井钻井过程中，钻遇大裂缝、溶洞性复杂漏失地层逐渐增多，成为困扰油气勘探开发顺利进展的主要技术难题之一。

钻遇大裂缝、溶洞性漏失地层漏失通道尺寸大，漏失压力极低，地层多含水，井漏频繁、严重，漏失处理难度大。据统计，在中国川东北地区，大裂缝、溶洞型恶性漏失占漏失发生比例的10％-20％，漏失量占到总漏失比例的50％以上，部分区域甚至达到95％以上。

对于裂缝性或溶洞性恶性漏失，目前主要通过采用化学堵漏剂堵漏。化学堵漏剂包括水泥和聚合物凝胶两大类。其中，水泥作为堵漏剂使用，必须先和水泥配制成水泥浆，作为堵漏浆有以下缺点：(1)不容易在漏失通道滞留，常因漏入地层深处导致堵漏失败；(2)进入漏层后，水泥浆容易与地层水混合稀释，导致水泥浆的凝固时间增长，甚至不凝固，导致堵漏失败；(3)由于水泥浆的凝固特性，其注入时间必须严格控制，施工难度大。聚合物凝胶作为堵漏剂使用，其缺点是：(1)聚合物形成的凝胶抗破压力低，在钻井液负压差大的条件下会使漏层重新被打开；(2)井下条件复杂，对聚合物成胶影响大，甚至有的不成胶，导致堵漏失败；(3)聚合物成胶时间相对较长，无法快速形成“隔离带”，起到堵漏效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种在大裂缝、溶洞等恶性漏失地层近井带的驻留封堵能力强的堵漏材料，进而提高堵漏成功率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

将乳化剂加入油相中，升温至45℃-55℃，通氮气30min-60min，加入有机单体的水溶液搅拌混合均匀，以1滴/秒-2滴/秒的速度均匀滴加引发剂的水溶液，同时通氮气30min-120min，反应1h-5h，得到聚合物乳液；其中，乳化剂与有机单体的质量比为3.5％-10％：1，有机单体占聚合物乳液质量的20％-40％，引发剂与有机单体的质量比为0.05％-0.5％：1；

将转相剂和交联剂依次加入到聚合物乳液中，其中，聚合物乳液和转相剂、交联剂的质量比为85％-95％：1％-10％：1％-5％，制备得钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法中，优选地，采用的油相包括白油、煤油、环己烷中的一种或几种的组合，油相：水相的质量比为1.1-1.5：1，水相是指有机单体的水溶液质量和引发剂的水溶液质量之和。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法中，优选地，采用的有机单体的水溶液的质量浓度为30wt％-50wt％；采用的引发剂的水溶液的质量浓度为1wt％-3wt％。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法中，优选地，采用的乳化剂包括山梨糖醇酐单油酸酯和/或聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯；更优选地，聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯的聚合度为20-40。该聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯是由西拢化工股份有限公司生产的。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法中，优选地，采用的有机单体包括丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或两种。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法中，优选地，采用的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或两种。过硫酸类引发剂是由西陇化工股份有限公司生产的，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐生产厂家为阿达玛斯试剂有限公司。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法中，优选地，采用的转相剂包括失水山梨醇油月桂酸单酯、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、十二烷基苯磺酸钠和聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯中的一种或几种的组合。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法中，优选地，采用的交联剂包括三氯化铬、醋酸铬和乳酸铬中的一种或几种的组合。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法中，优选地，所述聚合物乳液的常温粘度为300mPa·s-700mPa·s。

本发明还提供了一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂，其是通过上述的制备方法制备得到的。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂在堵漏过程中，将聚合物乳液与转向剂、交联剂混合均匀后通过管道进入漏层位置，同时通过钻杆注入水进入漏层，在漏层中与堵漏剂相遇。在钻杆的搅拌下进行混合，5秒左右就形成稠状弹性堵漏剂，并随着时间的延长，堵漏剂强度和弹性越来越高，进而实现很好的堵漏效果。

本发明提供的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂适用于钻遇大裂缝、溶洞性复杂漏失地层的封堵。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂，发生交联时间基本不受温度的影响，主要由转向剂和水量控制，转向剂的用量为聚合物乳液质量的4％-6％，水量为聚合物乳液堵漏剂质量的100％-400％，转向剂越多、水量越大，交联时间越短。

本发明提供的上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂，交联强度由含水量和交联剂控制，含水量为聚合物乳液质量的100％-400％，交联剂的用量为聚合物乳液堵漏剂质量的1％-3％，水量越大、交联剂含量越大、交联时间越长，堵漏剂交联强度越大，而且该堵漏剂成胶时间基本不受盐侵、钻屑等的影响。

本发明的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂可以快速由流动状态转变为停止状态，同时具备驻留与承压能力，并且承压能力强，交联时间可根据转向剂和水量控制，基本不受温度、盐侵、钻屑等的影响。

由本发明的制备方法制备得到的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂进入裂孔、裂缝内部时，遇水后可快速增稠，形成一个高强度的弹性体，在地层温度条件下，形成的驻留封堵段塞进一步发生内部交联反应，提高段塞强度，从而提高漏失压力，使形成的驻留封堵层对后期固化堵剂具有较强的承托能力。

本发明的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂通过改变转向剂和水的用量，当转向剂的用量为聚合物乳液质量的2％-6％，水量为聚合物乳液质量的100％-400％，遇水增稠时间可控制在5s-1min，并且形成的弹性体抗温可达120℃。

本发明的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的增稠时间可以控制在几秒之内，大大降低了在堵漏过程中成本，减少了不必要的浪费，对于钻井过程中出现的恶性漏失有很好的应用前景。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂，其是通过以下制备方法制备得到的：

首先在容器中加入5g山梨糖醇酐单油酸酯和125g白油搅拌混合均匀，同时升温至45℃，通氮气60min，然后加入50g丙烯酰胺水溶液，搅拌混合均匀，使其充分的乳化60min，滴加0.15g过硫酸钠-亚硫酸氢钠水溶液，同时通氮气60min，反应3h，停止反应，得到聚合物乳液；

向50g上述聚合物乳液取中加入2g的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌5min，再加入0.5g三氯化铬，并混合均匀，制备得钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂。

取上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂50g，加入50g水，增稠时间为1min，交联24h后，将弹性体放入干燥箱中120℃下静态老化，5h后取出，发现弹性体仍能保持很好的弹性和强度。

实施例2

首先在容器中加入6g山梨糖醇酐单油酸酯和125g白油搅拌混合均匀，同时升温至48℃，通氮气60min，然后加入40g的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸水溶液，搅拌混合均匀，使其充分的乳化60min，滴加0.08g的过硫酸铵水溶液，同时通氮气60min，反应3h，停止反应，得到聚合物乳液；

向50g上述聚合物乳液取中加入3g的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌5min，加入0.4g的三氯化铬，并混合均匀，制备得钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂。

取上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂50g，加入50g水，增稠时间为5s，交联24h后，将弹性体放入干燥箱中100℃下静态老化，5h后取出，发现弹性体仍能保持很好的弹性和强度。

实施例3

首先在容器中加入5g的山梨糖醇酐单油酸酯和140g白油搅拌混合均匀，同时升温至55℃，通氮气45min，加入25g的丙烯酰胺水溶液、20g的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸水溶液搅拌混合均匀，使其充分乳化60min，滴加0.12g的偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐水溶液，同时通氮气100min，反应1.5h，停止反应，得到聚合物乳液；

向50g高分子聚合物乳液取中加入5g的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌5min，再加入1g的三氯化铬，混合均匀，制备得钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂。

取上述钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂50g，加入50g水，增稠时间为3s，交联24h后，将弹性体放入干燥箱中进行120℃静态老化，5h后取出，发现弹性体仍能保持很好的弹性和强度。

以上实施例说明，通过本发明提供的制备方法制备得到的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的承压能力强，交联时间可根据转向剂和水量控制，基本不受温度、盐侵、钻屑等的影响，而且由于增稠时间可以控制在几秒之内，大大降低了在堵漏过程中成本，减少了不必要的浪费，对于钻井过程中出现的恶性漏失有很好的应用前景。

Claims

1.一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

将乳化剂加入油相中，升温至45℃-55℃，通氮气30min-60min，加入有机单体的水溶液搅拌混合均匀，以1滴/秒-2滴/秒的速度均匀滴加引发剂的水溶液，同时通氮气30min-120min，反应1h-5h，得到聚合物乳液；其中，所述乳化剂与有机单体的质量比为3.5％-10％：1，所述有机单体占聚合物乳液质量的20％-40％，所述引发剂与有机单体的质量比为0.05％-0.5％：1；

将转相剂和交联剂依次加入到所述聚合物乳液中，其中，聚合物乳液和转相剂、交联剂的质量比为85％-95％：1％-10％：1％-5％，制备得钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂。

2.根据权利要求1所述的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，其中，所述油相包括白油、煤油、环己烷中的一种或几种的组合，同时，油相：水相的质量比为1.1-1.5：1。

3.根据权利要求1所述的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，其中，所述有机单体的水溶液的质量浓度为30wt％-50wt％；所述引发剂的水溶液的质量浓度为1wt％-3wt％。

4.根据权利要求1所述的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，其中，所述乳化剂包括山梨糖醇酐单油酸酯和/或聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯；优选地，所述聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯的聚合度为20-40。

5.根据权利要求1所述的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，其中，所述有机单体包括丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，其中，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，其中，所述转相剂包括失水山梨醇油月桂酸单酯、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、十二烷基苯磺酸钠和聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，其中，所述交联剂包括三氯化铬、醋酸铬和乳酸铬中的一种或几种的组合。

9.根据权利要求1所述的钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂的制备方法，其中，所述聚合物乳液的常温粘度为300mPa·s-700mPa·s。

10.一种钻井井下遇水增稠乳液堵漏剂，其是通过权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的。