CN106554763A - 一种堵剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种堵剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106554763A
CN106554763A CN201510616024.4A CN201510616024A CN106554763A CN 106554763 A CN106554763 A CN 106554763A CN 201510616024 A CN201510616024 A CN 201510616024A CN 106554763 A CN106554763 A CN 106554763A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shape
shape memory
memory
memory polymer
granule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510616024.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张明昌
刘学鹏
张林海
周仕明
刘伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201510616024.4A priority Critical patent/CN106554763A/zh
Publication of CN106554763A publication Critical patent/CN106554763A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/08—Fiber-containing well treatment fluids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明涉及防漏领域，特别涉及一种用于油井中的防漏和/或堵漏的堵剂及其制备方法。所述堵剂包括形状记忆颗粒和堵漏浆液，且所述形状记忆颗粒中包括形状记忆聚合物。通过形状记忆颗粒的加入，解决了加入纤维时溶剂聚团的问题，同时又能有效的防漏和/或堵漏。

Description

一种堵剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及防漏和/或堵漏领域，特别涉及一种用于油井中的防漏和/或堵漏的堵剂及其制备方法。
背景技术
井漏是钻井、固井过程中常见的井下复杂情况之一。井漏不仅会耗费钻井时间，漏失钻井液、水泥浆，而且还可能引起卡钻、井喷、井塌和固井质量差等问题，甚至导致井眼报废事故，造成重大经济损失。
解决油气井的漏失问题一直是各大油气田关注的课题。常规固井水泥浆不具备堵漏功能，但在加入惰性纤维材料后，由于纤维的堆积和架桥作用，容易在漏失通道中形成网状结构，而水泥浆的常规性能不会发生太大变化，因此可对钻井、固井过程中的漏失进行有效封堵。并且，纤维的加入还能提高水泥石的韧性，确保后期射孔作业更好地进行。
纤维作为一种惰性材料，常用来配制纤维水泥浆用于固井作业。纤维水泥浆就是在水泥浆基础配方中混入一定比例和长度的纤维材料，混合后的水泥浆性能与原浆相比没有太大的变化，并且纤维容易在漏失通道中通过堆积、架桥形成网状结构。因此，纤维水泥浆也可用于井漏封堵作业。目前，主要是通过改变纤维的加量(<5‰，占水泥的量)和长度(1-10mm)，形成纤维堵漏水泥浆体系。这种体系，一般是靠操作人员在水泥车上加入纤维。这里需要说明的是，因为纤维具有聚团缠绕性，所以不能干混在水泥中。同时，人工在水泥车上撒入纤维速度较慢，且纤维加入过多会影响水泥浆的流变性质，所以一般加入量<5‰(占水泥的量)，这限制了纤维堵漏浆的堵漏效果。
为此，需要开发出一种新型的堵剂以克服上述缺点。
发明内容
本发明基于上述技术问题，提供了一种堵剂，其中包括形状记忆颗粒和堵漏浆液，且所述形状记忆颗粒中包括形状记忆聚合物。
目前，在固井过程中，油井水泥浆的防漏堵漏没有很好的办法，只是在有潜在漏失风险的时候加入纤维，而传统纤维存在如上的缺点。因此，在本发明中将形状记忆颗粒用于形成防漏堵漏，特别是用于形成防漏堵漏油井水泥浆体系中，可以有效的解决现有技术中存在的缺点。例如，在本发明中，通过向堵漏浆液中加入形状记忆颗粒的，由于形状记忆颗粒为颗粒状物，且一般颗粒粒径较小，因此便于混合均匀，不会在堵漏浆液中发生团聚。同时，在注入井筒初期由于温度低未达到温敏形状记忆聚合物的形变的温度，所以不会解散释放出粘联的纤维。随着堵漏浆液进入井中，地层温度逐渐升高，当达到形状记忆颗粒的形变温度时，其粘联作用减弱，由原来的颗粒状物形变为例如絮状，特别是当其中含有纤维时，其能够释放纤维，并在堵漏浆液流动剪切作用下使纤维均匀分散到堵漏浆液中。而且在含有纤维时，由于纤维在共挤成型和剪切造粒的过程中被剪切成不同长度的纤维，所以到达井底释放出的纤维长度也是长短不一，这就有利于在漏失处错落搭桥形成桥堵，发挥出防漏堵漏作用。因此，本发明不但解决了加入传统纤维时容易聚团的问题，而且形状记忆颗粒可以直接加入到堵漏浆液中，避免了使用纤维过程中需要边注入边加入纤维的难度较高的操作工序，同时也避免了加入量过少而不能充分展示其防漏和/或堵漏效果的问题，而且形状记忆颗粒在堵漏液中的分布更加均匀，因此，能有效的防漏和/或堵漏。
形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer，简称SMP)是一类新型智能材料，该材料在成型加工过程中被赋予某种初始固有形状，在某些条件下发生变形并被固定下来，当需要它时只要对它施加一定手段(如加热，光照，通电，化学处理等)，便能使其迅速恢复到初始形状。特定聚合物的这种“初型—形变—固定—回复初型”的特性被称为聚合物的形状记忆性能，形状记忆聚合物(SMP)属于形状记忆材料的一种。SMP可分为温(热)敏型SMP、光敏型SMP、电敏型SMP和化学感应型SMP等。
根据在本发明的实施例的结果，容易理解，根据堵剂应用的具体场合可以选用合适的形状记忆聚合物，例如如果是用于地下，由于，随着地层深度的增加，地层的温度也逐渐升高，因此可以选用温敏型SMP(也称之为热敏型SMP)或化学感应型SMP；而如果堵剂用于地上且有光照的地方，可以选用光敏型SMP、化学感应型SMP或温敏SMP中的一种。其中温敏型SMP形状记忆效应由温度改变引发，本身性能相对成熟和可操作性强，得到了广泛应用。
因此，在一个具体实施例中，所述形状记忆颗粒中包括温敏型形状记忆聚合物，优选温敏型形状记忆聚合物形变的温度范围为55-95℃；特别优选所述温敏型形状记忆聚合物形变的温度范围为60-80℃。基于温敏型形状记忆聚合物的油井水泥用形状记忆颗粒可在油井水泥浆中使用，使用形状记忆颗粒配置的水泥浆流变性好，易于固井施工。同时，使用形状记忆颗粒的油井水泥浆具有防漏堵漏作用。此外，通过使用形状记忆颗粒，可有效增加水泥石韧性，水泥还具有较高的抗冲击性。
在一个具体的实施例中，所述形状记忆聚合物包括苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚氨酯、聚乙烯醇缩醛凝胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
在选择使用形状记忆颗粒时，要考虑以下几点：(1)使用效果，颗粒物使用过多，会导致泵送后在井下后产生堆积，因而容易堵塞；(2)水泥浆最终是要凝固成水泥石，有机的外掺料的加入会改善水泥石的弹性模量、强度和抗折等性能，而且，用量过多的话，会影响水泥石结构；(3)经济因素，在允许的使用量下，由于形状记忆颗粒，特别是形状记忆聚合物的用量越多，那么其成本也就越高。因此，需要兼顾以上三个方面综合考虑。因此，在一个具体的实施例中，以堵漏浆液中的固体组分的质量计，所述形状记忆颗粒的量为0.5-8质量％；优选为1-5质量％，特别优选为2-3质量％。其中，堵漏浆液一般包含液体组分和固体组分，以堵漏浆液中的固体组分的质量计的意思是，举例来说，当堵漏浆液为水泥浆时，水泥浆由液体组分——水和固体组分——水泥组成，那么，堵漏浆液中的固体组分就是水泥，即以水泥的质量计。此外，还需要指出的是，所述形状记忆颗粒的用量与需要封堵的孔隙和/或缝隙的大小有关，在孔隙和/或缝隙较大时，需要所述形状记忆颗粒的用量较高；在孔隙和/或缝隙较小时，需要所述形状记忆颗粒的用量较低。
在一个具体的实施例中，所述形状记忆颗粒中还包括无机纤维和/或非形状记忆性的有机纤维；优选所述无机纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种，所述非形状记忆性的有机纤维包括聚丙烯纤维和/或聚氯乙烯纤维。
在一个具体的实施例中，以所述形状记忆颗粒的质量计，所述形状记忆聚合物的含量为20-99.99质量％；优选30-70质量％；特别优选40-60质量％。
在本发明中，形状记忆颗粒的大小一般不够成对本发明的限制。然而其颗粒过大，在堵漏浆液中不容易混匀，因此，有必要选用粒径较小的颗粒，但是颗粒过小，则不能发挥其形状记忆的性能。因此，在一个具体的实施例中，所述形状记忆颗粒的粒径小于或等于8mm；优选大于或等于0.5mm，且小于或等于5.0mm；更优选大于或等于0.5mm，且小于或等于3.0mm。
在一个具体的实施例中，所述形状记忆聚合物的形态全部或部分地为纤维状。形状记忆聚合物在经过一定的工艺处理后可以制备成形状记忆纤维用于堵剂中，非常容易理解，由于纤维材料自身的特定，其能更好的发挥在堵剂中的作用。但是，就目前来讲，由于其材料本身就相对昂贵，在加之制备成形状记忆纤维的工艺处理，更是增加了其成本，因此，在成本没有降低的情况下，将形状记忆纤维用于堵剂中不是优选的技术方案。
在一个具体实施例中，堵漏浆液可以是水泥浆。
本发明还提供了一种上述堵剂的制备方法，其包括如下步骤：步骤2)：将所述形状记忆颗粒和所述堵漏浆液混合制得所述堵剂。
因此，在一个具体的实施例中，在步骤2)之前，还包括步骤1)：将所述形状记忆聚合物或包括所述形状记忆聚合物的组合物进行造粒得到所述形状记忆颗粒；其中，优选组合物中还包括无机纤维和/或非形状记忆性的有机纤维；特别优选所述无机纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种，所述非形状记忆性的有机纤维包括聚丙烯纤维和/或聚氯乙烯纤维。通过造粒得到需要的形状记忆颗粒，从而最终解决应用问题。
在一个具体的实施例中，所述形状记忆聚合物的粒径为30-300目，优选为100-200目。在一个具体的实施例中，在所述形状记忆聚合物形变的条件下进行造粒；优选在所述形状记忆聚合物包括温敏型形状记忆聚合物时，在高于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最低值的温度下进行造粒；特别优选在所述形状记忆聚合物包括温敏型形状记忆聚合物时，在高于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最高值5℃，且低于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最高值15℃的温度下进行造粒。需要指出的是，一般来讲，温敏型形状记忆聚合物的形变温度一般具有一定的温度范围，因此，在其形变温度的范围中的两个端点值分别为形变温度的最低值和形变温度的最高值。在本发明中，在形变温度的范围或高于形变温度的最高值15℃以下，均可为造粒的温度范围。
最后，本发明提供了一种如上所述的堵剂在油井钻井领域中的应用。
附图说明
图1显示了造粒后未经高温形变的形状记忆颗粒。
图2显示了形状记忆颗粒经高温产生的形变。
具体实施方式
对比例1
空白水泥浆和水泥石制备
称取500g油井水泥，220g水。将水放在混合容器中，用搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得空白水泥浆。
将上述空白水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到空白水泥石模块。
对比例2
加入纤维粒子的水泥浆和水泥石制备
称取500g油井水泥，占水泥质量2％的纤维粒子(10g)，220g水。将水放在混合容器中，用搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和纤维粒子，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得纤维粒子水泥浆。
将上述纤维粒子水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到纤维粒子水泥石模块。
对比例3
加入纤维粒子的水泥浆和水泥石制备
称取500g油井水泥，占水泥质量0.5％的纤维粒子(10g)，220g水。将水放在混合容器中，用搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和纤维粒子，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得纤维粒子水泥浆。
将上述纤维粒子水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到纤维粒子水泥石模块。
实施例1
基于苯乙烯-丁二烯共聚物的油井水泥用形状记忆颗粒、水泥浆和水泥石模块制备
将形状记忆形变温度为55-60℃的一种苯乙烯-丁二烯形状记忆聚合物，采用低温冷冻粉碎为30-100目的形状记忆聚合物粉末。
纤维为聚丙烯纤维(丙纶)和聚氯乙烯纤维(氯纶)各50％。
将分别为50％的纤维和形状记忆聚合物粉末，以高速混合机混合均匀；将混合均匀后的材料以挤出造粒机进行造粒，挤出造粒时的温度设定为55-75℃；挤出造粒的大小控制在直径和长度均小于或等于3mm，如0.5mm、1mm、2mm和3mm不等，以便于混配。形状记忆颗粒形变前后的图形见图1和图2。
称取100质量份油井水泥，占水泥质量2％的形状记忆颗粒(即2质量份)，44质量份水。将水放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和形状记忆颗粒，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得含有形状记忆颗粒的水泥浆，密度1.90g/cm3。
将上述含有形状记忆颗粒的水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到含有形状记忆颗粒的水泥石模块。
实施例2
基于聚氨酯共聚物的油井水泥用形状记忆颗粒、水泥浆和水泥石模块制备
将形状记忆形变温度为65-70℃的一种聚氨酯形状记忆聚合物，采用低温冷冻粉碎为100-200目的形状记忆聚合物粉末。
纤维为玻璃纤维30％、玄武岩纤维35％和碳纤维35％。
将分别为80％和20％的纤维和形状记忆聚合物粉末，以高速混合机混合均匀；将混合均匀后的材料以挤出造粒机进行造粒，挤出造粒时的温度设定为65-85℃；挤出造粒的大小控制在直径和长度均小于或等于3mm，如0.5mm、1mm、2mm和3mm不等，以便于混配。
称取100质量份油井水泥，占水泥质量2％形状记忆颗粒(即2质量份)，44质量份水。将水放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和形状记忆颗粒，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得含有形状记忆颗粒的水泥浆，密度1.90g/cm3。
将上述含有形状记忆颗粒的水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到含有形状记忆颗粒的水泥石模块。
实施例3
基于聚乙烯醇缩醛凝胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物的油井水泥用形状记忆颗粒、水泥浆和水泥石模块制备
将形状记忆形变温度为65-70℃的一种聚乙烯醇缩醛凝胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物，采用低温冷冻粉碎为100-300目。
纤维为玄武岩纤维35％、碳纤维35％；聚丙烯纤维30％。
将分别为20％和80％的纤维和形状记忆聚合物粉末，以高速混合机混合均匀；将混合均匀后的材料以挤出造粒机进行造粒，挤出造粒时的温度为65-85℃；挤出造粒的大小控制在直径和长度均小于或等于8mm，如0.5mm、1mm、2mm、3mm、5mm和8mm不等，以便于混配。
称取100质量份油井水泥，占水泥质量1％形状记忆颗粒(即1质量份)，44质量份水。将水放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和形状记忆颗粒，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得含有形状记忆颗粒的水泥浆，密度1.90g/cm3。
将上述含有形状记忆颗粒的水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到含有形状记忆颗粒的水泥石模块。
实施例4
基于苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的油井水泥用形状记忆颗粒、水泥浆和水泥石模块制备
将形状记忆形变温度为75-80℃的一种苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的形状记忆聚合物，采用低温冷冻粉碎为100-200目。
纤维为玄武岩纤维40％；聚丙烯纤维60％。
将分别为50％的纤维和形状记忆聚合物粉末，以高速混合机混合均匀；将混合均匀后的材料以挤出造粒机进行造粒，挤出造粒时的温度75-95℃；挤出造粒的大小控制在直径和长度均小于或等于5mm，如0.5mm、1mm、2mm、3mm和5mm不等，以便于混配。
称取100质量份油井水泥，占水泥质量3％形状记忆颗粒(即3质量份)，44质量份水。将水放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和形状记忆颗粒，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得含有形状记忆颗粒的水泥浆，密度1.90g/cm3。
将上述含有形状记忆颗粒的水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到含有形状记忆颗粒的水泥石模块。
实施例5
基于苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的油井水泥用形状记忆颗粒、水泥浆和水泥石模块制备
将形状记忆形变温度为55-60℃的一种苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，采用低温冷冻粉碎为100-300目的形状记忆聚合物粉末。
纤维为聚丙烯纤维(丙纶)、聚氯乙烯纤维(氯纶)各50％。
将分别为40％和60％的纤维和形状记忆聚合物粉末，以高速混合机混合均匀；将混合均匀后的材料以挤出造粒机进行造粒，挤出造粒时的温度为55-75℃；挤出造粒的大小控制在直径和长度均小于或等于3mm，如0.5mm、1mm、2mm、3mm不等，以便于混配。
称取100质量份油井水泥，占水泥质量8％的形状记忆颗粒(即8质量份)，44质量份水。将水放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和形状记忆颗粒，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得含有形状记忆颗粒的水泥浆，密度1.90g/cm3。
将上述含有形状记忆颗粒的水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到含有形状记忆颗粒的水泥石模块。
实施例6
基于苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的油井水泥用形状记忆颗粒、水泥浆和水泥石模块制备
将形状记忆形变温度为65-70℃的苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，采用低温冷冻粉碎为30-100目的形状记忆聚合物粉末。
纤维为聚丙烯纤维(丙纶)、聚氯乙烯纤维(氯纶)各50％。
将分别为40％和60％的纤维和形状记忆聚合物粉末，以高速混合机混合均匀；将混合均匀后的材料以挤出造粒机进行造粒，挤出造粒时的温度为65-85℃；挤出造粒的大小控制在直径和长度均小于或等于3mm，如0.5mm、1mm、2mm和3mm不等，以便于混配。
称取100质量份油井水泥，占水泥质量0.5％的形状记忆颗粒(即0.5质量份)，44质量份水。将水放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和形状记忆颗粒，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得含有形状记忆颗粒的水泥浆，密度1.90g/cm3。
将上述含有形状记忆颗粒的水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到含有形状记忆颗粒的水泥石模块。
实施例7
基于苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的油井水泥用形状记忆颗粒、水泥浆和水泥石模块制备
将形状记忆形变温度为75-80℃的一种苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，采用低温冷冻粉碎为30-35目的形状记忆聚合物粉末。
将形状记忆聚合物粉末以高速混合机混合均匀；将混合均匀后的材料以挤出造粒机进行造粒，挤出造粒时的温度设定为75-95℃；挤出造粒的大小控制在直径和长度均小于或等于3mm，如0.5mm、1mm、2mm、3mm不等，以便于混配。
称取100质量份油井水泥，占水泥质量0.5％的形状记忆颗粒(即0.5质量份)，44质量份水。将水放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取的水泥和形状记忆颗粒，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，制得含有形状记忆颗粒的水泥浆，密度1.90g/cm3。
将上述含有形状记忆颗粒的水泥浆，倒入4cm×4cm×16cm的养护模块中，放入90℃的水浴中养护24小时，取出已经凝固的水泥，得到含有形状记忆颗粒的水泥石模块。
实施例8
水泥石弹性模量和抗折强度测试
采用德国Toni抗压抗折试验仪，在室温25℃时，测试水泥石模块弹性模量和抗折强度。测试结果如表1.
表1
实施例 弹性模量(GPa) 抗折强度(Mpa)
对比例1 13.6 0.14
对比例2 13.2 0.31
对比例3 13.9 0.22
实施例1 8.1 0.32
实施例2 8.5 0.45
实施例3 7.9 0.41
实施例4 8.7 0.43
实施例5 6.7 0.48
实施例6 9.3 0.21
实施例7 9.0 0.23
可以看出，基于温敏型形状记忆聚合物的油井水泥用形状记忆颗粒能降低水泥石弹性模量，且能增加水泥石的抗折强度。此性能有利地保证了油气井固井后油气增产对固井质量的影响，为实现井筒完整性提供了有利的支持。
2.水泥浆堵漏效果测试
水泥堵漏静态模拟仪就可用来模拟室内堵漏过程和评价堵漏效果，在本发明中以顶盖、金属浆筒、底盖、垫环和模拟1mm的孔、缝的试件组成，另外还附带加温装置和加压装置。实验时将垫环内充满85mL水，然后用活塞将水与试件隔开，防止漏失的水泥浆堵塞底盖的可控流速螺钉。在压力条件下，水泥浆可穿过试件上的孔或缝，再推动活塞，将水从垫环内挤出，此时被挤出的水的体积就是水泥浆堵漏后的滤失体积。该仪器操作方便，结构简单。室内用高压氮气瓶加压，压力范围是0-7Mpa，温度为89℃。室内评价堵漏效果的工作原理是：用不同孔径的孔隙试件或不同宽度的缝隙试件分别模拟孔隙性地层和裂缝性地层，实验时将试件放入主体装置规定位置，然后放入垫环，垫环内含活塞，将垫环充满85mL水，旋紧底盖，关闭可控流速螺钉；接着把按API规定配制(预制条：89℃、73min)的350mL水泥浆注入金属釜体，旋紧罐盖，打开上下2个可控流速螺钉；按规定加压，压力从0.3Mpa依次递增至5.0Mpa，并在每个压差条件下承压2min，总承压时间是14min，记录每个压差下的滤失量，最后确定总滤失量。实验完成后测定被挤出水的总滤失体积以考察纤维水泥浆的堵漏能力，滤失量越小，堵漏效果越好。
实验在原浆基础上混入形状记忆颗粒，利用水泥堵漏静态模拟仪对孔隙性漏失和裂缝性漏失进行了室内模拟堵漏实验，选用4mm的孔隙试件，其实验结果见表2。堵漏效果的评价标准是：总滤失量小于等于40mL为完全堵住；总滤失量在40-70mL范围内为基本堵住；总滤失量大于70mL表明堵漏失败。从实验数据上看，实施例1-7的形状记忆颗粒，均能满足要求发挥了堵漏作用。
表2
实施例 滤失量(mL) 堵漏效果
对比例1 85 未堵住
对比例2 86 完全堵住
对比例3 87 未完全堵住
实施例1 7 完全堵住
实施例2 7 完全堵住
实施例3 8 完全堵住
实施例4 7 完全堵住
实施例5 5 完全堵住
实施例6 17 完全堵住
实施例7 18 完全堵住

Claims (13)

1.一种堵剂，其中包括形状记忆颗粒和堵漏浆液，且所述形状记忆颗粒中包括形状记忆聚合物。
2.根据权利要求1所述的堵剂，其特征在于，所述形状记忆聚合物包括温敏型形状记忆聚合物，优选温敏型形状记忆聚合物形变的温度范围为55-95℃；特别优选所述温敏型形状记忆聚合物形变的温度范围为60-80℃。
3.根据权利要求1或2所述的堵剂，其特征在于，所述形状记忆聚合物包括苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚氨酯、聚乙烯醇缩醛凝胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的堵剂，其特征在于，以堵漏浆液中的固体组分的质量计，所述形状记忆颗粒的量为0.5-8质量％；优选为1-5质量％，特别优选为2-3质量％。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的堵剂，其特征在于，所述形状记忆颗粒中还包括无机纤维和/或非形状记忆性的有机纤维；优选所述无机纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种，所述非形状记忆性的有机纤维包括聚丙烯纤维和/或聚氯乙烯纤维。
6.根据权利要求5所述的堵剂，其特征在于，以所述形状记忆颗粒的质量计，所述形状记忆聚合物的含量为20-99.99质量％；优选30-70质量％；特别优选40-60质量％。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的堵剂，其特征在于，所述形状记忆颗粒的粒径小于或等于8mm；优选大于或等于0.5mm，且小于或等于5.0mm；更优选大于或等于0.5mm，且小于或等于3.0mm。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的堵剂，其特征在于，所述形状记忆聚合物的形态全部或部分地为纤维状。
9.根据权利要求1-8任意一项所述堵剂的制备方法，其包括如下步骤：
步骤2)：将所述形状记忆颗粒和所述堵漏浆液混合制得所述堵剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤2)之前，还包括步骤1)：将所述形状记忆聚合物或包括所述形状记忆聚合物的组合物进行造粒得到所述形状记忆颗粒；其中，优选所述组合物中还包括无机纤维和/或非形状记忆性的有机纤维；特别优选所述无机纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种，所述非形状记忆性的有机纤维包括聚丙烯纤维和/或聚氯乙烯纤维。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物的粒径为50-300目，优选为100-200目。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在所述形状记忆聚合物形变的条件下进行造粒；优选在所述形状记忆聚合物包括温敏型形状记忆聚合物时，在高于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最低值的温度下进行造粒；特别优选在所述形状记忆聚合物包括温敏型形状记忆聚合物时，在高于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最高值5℃，且低于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最高值15℃的温度下进行造粒。
13.一种如权利要求1-8任意一项所述的堵剂在油井钻井领域中的应用。
CN201510616024.4A 2015-09-24 2015-09-24 一种堵剂及其制备方法和应用 Pending CN106554763A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510616024.4A CN106554763A (zh) 2015-09-24 2015-09-24 一种堵剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510616024.4A CN106554763A (zh) 2015-09-24 2015-09-24 一种堵剂及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106554763A true CN106554763A (zh) 2017-04-05

Family

ID=58413832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510616024.4A Pending CN106554763A (zh) 2015-09-24 2015-09-24 一种堵剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106554763A (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109517588A (zh) * 2017-09-17 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种温控形状记忆堵漏剂及制备方法
CN109516724A (zh) * 2017-09-19 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种油井固井温敏堵漏水泥浆及其制备方法
CN109519148A (zh) * 2017-09-17 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种温控形状记忆堵剂及制备方法
CN109516704A (zh) * 2017-09-17 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种热致展开器件及制备方法
CN109519147A (zh) * 2017-09-17 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种热致膨胀器及制备方法
CN110451852A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 中国地质大学（北京） 适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法
CN110591676A (zh) * 2019-09-30 2019-12-20 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种温敏可膨胀形状记忆堵漏剂及制备方法、应用
CN110616065A (zh) * 2018-06-20 2019-12-27 中国石油化工股份有限公司 一种固井用高界面粘结力纤维颗粒及其制备方法
CN110724506A (zh) * 2018-07-16 2020-01-24 长江大学 一种裂缝油藏胶结纤维颗粒架桥剂及其制备方法
CN111139046A (zh) * 2020-02-26 2020-05-12 刘小龙 一种高分子凝胶复合型堵漏剂及其制备方法
CN111303847A (zh) * 2020-03-19 2020-06-19 哈尔滨工业大学 一种形状记忆堵漏剂、制备方法及其应用
CN112625663A (zh) * 2019-09-24 2021-04-09 中国石油化工股份有限公司 一种固井复合堵漏隔离液体系及其应用
CN114426818A (zh) * 2020-10-14 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系及其制法和应用
CN116063999A (zh) * 2022-07-27 2023-05-05 中国石油天然气集团有限公司 一种钻井液用油层保护剂及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101747880A (zh) * 2009-12-29 2010-06-23 中国石油天然气集团公司 一种深水低温低密早强固井水泥浆
CN102492404A (zh) * 2011-12-13 2012-06-13 四川嘉华企业（集团）股份有限公司 一种防窜用水泥浆
CN102977870A (zh) * 2012-12-27 2013-03-20 中国石油化工股份有限公司 堵漏水泥浆及火成岩裂缝发育井堵漏方法
CN105505350A (zh) * 2014-10-13 2016-04-20 中国石油化工股份有限公司 一种基于温敏形状记忆聚合物的弹韧性固井水泥浆体系及制备方法
CN105567194A (zh) * 2014-10-13 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种含有弹性粒子的油井水泥浆

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101747880A (zh) * 2009-12-29 2010-06-23 中国石油天然气集团公司 一种深水低温低密早强固井水泥浆
CN102492404A (zh) * 2011-12-13 2012-06-13 四川嘉华企业（集团）股份有限公司 一种防窜用水泥浆
CN102977870A (zh) * 2012-12-27 2013-03-20 中国石油化工股份有限公司 堵漏水泥浆及火成岩裂缝发育井堵漏方法
CN105505350A (zh) * 2014-10-13 2016-04-20 中国石油化工股份有限公司 一种基于温敏形状记忆聚合物的弹韧性固井水泥浆体系及制备方法
CN105567194A (zh) * 2014-10-13 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种含有弹性粒子的油井水泥浆

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周学良: "《精细化工产品手册》", 30 April 2002 *
梅迎军: "聚丙烯纤维和丁苯乳液对水泥砂浆性能的影响", 《建筑材料学报》 *
王新友: "丁苯橡胶与玻璃纤维双重改性水泥砂浆的研究", 《上海建材》 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109516704B (zh) * 2017-09-17 2021-05-04 中国石油化工股份有限公司 一种热致展开器件及制备方法
CN109517588A (zh) * 2017-09-17 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种温控形状记忆堵漏剂及制备方法
CN109516704A (zh) * 2017-09-17 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种热致展开器件及制备方法
CN109519147A (zh) * 2017-09-17 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种热致膨胀器及制备方法
CN109519148A (zh) * 2017-09-17 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种温控形状记忆堵剂及制备方法
CN109516724A (zh) * 2017-09-19 2019-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种油井固井温敏堵漏水泥浆及其制备方法
CN110616065B (zh) * 2018-06-20 2022-03-08 中国石油化工股份有限公司 一种固井用高界面粘结力纤维颗粒及其制备方法
CN110616065A (zh) * 2018-06-20 2019-12-27 中国石油化工股份有限公司 一种固井用高界面粘结力纤维颗粒及其制备方法
CN110724506A (zh) * 2018-07-16 2020-01-24 长江大学 一种裂缝油藏胶结纤维颗粒架桥剂及其制备方法
CN110724506B (zh) * 2018-07-16 2022-01-14 长江大学 一种裂缝油藏胶结纤维颗粒架桥剂及其制备方法
CN110451852A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 中国地质大学（北京） 适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法
CN112625663A (zh) * 2019-09-24 2021-04-09 中国石油化工股份有限公司 一种固井复合堵漏隔离液体系及其应用
CN112625663B (zh) * 2019-09-24 2022-09-09 中国石油化工股份有限公司 一种固井复合堵漏隔离液体系及其应用
CN110591676A (zh) * 2019-09-30 2019-12-20 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种温敏可膨胀形状记忆堵漏剂及制备方法、应用
CN111139046A (zh) * 2020-02-26 2020-05-12 刘小龙 一种高分子凝胶复合型堵漏剂及其制备方法
CN111303847A (zh) * 2020-03-19 2020-06-19 哈尔滨工业大学 一种形状记忆堵漏剂、制备方法及其应用
CN111303847B (zh) * 2020-03-19 2022-09-30 哈尔滨工业大学 一种形状记忆堵漏剂、制备方法及其应用
CN114426818A (zh) * 2020-10-14 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系及其制法和应用
CN116063999A (zh) * 2022-07-27 2023-05-05 中国石油天然气集团有限公司 一种钻井液用油层保护剂及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106554763A (zh) 一种堵剂及其制备方法和应用
CN109517588A (zh) 一种温控形状记忆堵漏剂及制备方法
US10329473B2 (en) Loss circulation compositions (LCM) having Portland cement clinker
CN110358513B (zh) 一种桥接堵漏浆及其制备方法
CN109516724A (zh) 一种油井固井温敏堵漏水泥浆及其制备方法
CN105567194B (zh) 一种含有弹性粒子的油井水泥浆
CN105505350B (zh) 一种基于温敏形状记忆聚合物的弹韧性固井水泥浆体系及制备方法
CN106927756A (zh) 一种再生混凝土
CN109519148A (zh) 一种温控形状记忆堵剂及制备方法
CN109184617A (zh) 调流剂颗粒连续在线生产及注入一体化装置及其方法
CN113307587B (zh) 管道非开挖离心喷涂修复水泥基复合材料及其制备方法
CN109516704A (zh) 一种热致展开器件及制备方法
CN109504357A (zh) 覆膜稻壳粉调堵剂及其制备和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170405