CN106566492B - 钻井液用凝胶堵漏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了钻井液用凝胶堵漏剂及其制备方法，属于钻井液用添加剂领域。该堵漏剂由下述组分聚合得到，以重量份数计，所述组分包括：丙烯酰胺25～35份、丙烯磺酸钠20～30份、蒸馏水45～55份、二甲基‑丙烯酸乙酯‑十六烷基溴化铵3～7份、N,N‑亚甲基双丙烯酸胺3～8份、引发剂0.5～1.5份。本产品克服了常规凝胶堵漏剂抗温差、抗盐差、韧性差等缺点，具有良好的抗温、抗压和热稳定性，能适应不同孔隙、裂缝性漏失地层，是一种全新的聚合物凝胶堵漏剂。

Description

钻井液用凝胶堵漏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油化工钻井技术领域，具体涉及钻井液用凝胶堵漏剂及其制备方法。
背景技术
目前在复杂油气藏的钻井工作中，井漏问题变得日益突出，尤其是恶性漏失问题。由于其严重阻碍钻井正常进行、严重威胁钻井安全，已成为制约中国勘探开发进一步发展的重要技术瓶颈，因此，解决恶性漏失问题成为钻井工程乃至于整个石油行业的当务之急。
目前，国内外处理恶性漏失的技术主要是大颗粒、高浓度桥赛堵漏浆技术、水泥浆堵漏技术、清水强钻措施等，这些技术存在以下缺点：(1)、由于漏失通量大，仅靠桥堵材料实现高强度封堵难度大；(2)、由于地层出水等原因，水泥浆在漏层的驻留能力不足，地层水稀释后的水泥浆不能形成有效封固层；(3)、清水强钻需要具有较好的地质和工程条件，如钻遇井段的井壁稳定能力和水资源充足等。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供钻井液用凝胶堵漏剂，该堵漏剂由下述组分制备得到，以重量份数计，所述组分包括：丙烯酰胺25～35份、丙烯磺酸钠20～30份、蒸馏水45～55份、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵3～7份、N,N-亚甲基双丙烯酸胺3～8份、引发剂0.5～1.5份。
其中，上述钻井液用凝胶堵漏剂中，所述引发剂为过硫酸钾或者亚硫酸氢钠。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述钻井液用凝胶堵漏剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)、以重量份计，在反应釜中加入蒸馏水45～55份，然后在搅拌条件下依次缓慢加入丙烯酰胺25～35份、丙烯磺酸钠20～30份、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵3～7份和N,N-亚甲基双丙烯酸胺3～8份，升温至35～40℃，通氮气25～30min；
(2)、加入引发剂0.5～1.5份，聚合反应2.6～3.2h，然后造粒、90～95℃烘干8～10h，粉碎得到终产品。
其中，上述钻井液用凝胶堵漏剂的制备方法中，步骤(1)中搅拌的转速为55～60r/min。
其中，上述钻井液用凝胶堵漏剂的制备方法中，步骤(1)中氮气的纯度≥99.9％，流量为3.8～4.2m3/h。
本发明的有益效果是：本发明产品为水溶性高分子材料聚合而成的复合型产品，呈粉末状，原料易得，大大降低了成本；具有良好的分散性，能快速溶解，使用时可直接加入泥浆中；具有良好的抗温性能和热稳定性能，单剂抗温150℃以上，在150℃下可稳定15天以上；具有良好的抗盐、抗压能力；具有良好的适应性，能适应不同孔隙、裂缝性漏失地层；本产品堵漏效果好，便于操作。
具体实施方式
本发明提供了一种钻井液用凝胶堵漏剂，该堵漏剂是一种耐温抗盐的合成聚合物，通过丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、N,N-亚甲基双丙烯酸铵、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵等多种单体水溶液聚合而成。本产品成粉末状，可直接使用，快速溶解，在钻井液中有着良好的分散性；由于引入多种耐温、抗盐基团，从而提高了共聚物分子的刚性，提高其耐温、抗盐能力；本产品克服了常规凝胶堵漏剂抗温差、抗盐差、韧性差等缺点，具有良好的抗温、抗压和热稳定性，能适应不同孔隙、裂缝性漏失地层，是一种全新的聚合物凝胶堵漏剂。
所述钻井液用凝胶堵漏剂由下述组分制备得到，以重量份数计，所述组分包括：丙烯酰胺25～35份、丙烯磺酸钠20～30份、蒸馏水45～55份、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵3～7份、N,N-亚甲基双丙烯酸胺3～8份、引发剂0.5～1.5份。
其中，上述钻井液用凝胶堵漏剂中，所述引发剂为过硫酸钾或者亚硫酸氢钠。
进一步的，本发明还提供了上述钻井液用凝胶堵漏剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)、以重量份计，在反应釜中加入蒸馏水45～55份，然后在搅拌条件下依次缓慢加入丙烯酰胺25～35份、丙烯磺酸钠20～30份、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵3～7份和N,N-亚甲基双丙烯酸胺3～8份，升温至35～40℃，通氮气25～30min；
(2)、加入引发剂0.5～1.5份，继续通氮气20min后停止，聚合反应2.6～3.2h，然后造粒、90～95℃烘干8～10h，粉碎得到终产品。
其中，上述钻井液用凝胶堵漏剂的制备方法中，步骤(1)中搅拌的转速为55～60r/min。
其中，上述钻井液用凝胶堵漏剂的制备方法中，步骤(1)中氮气的纯度≥99.9％，流量为3.8～4.2m3/h。
其中，上述钻井液用凝胶堵漏剂的制备方法中，所述终产品的粒径一般使用1～3mm较多，如客户特别需要，粉碎后粒径在0.18～5mm内可调。
本发明中，发明人创造性的将聚电解质理论、结构流体理论和超分子化学原理相结合，通过丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、N,N-亚甲基双丙烯酸铵、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵等多种单体水溶液聚合而成，所得产物分子链中多含键能较高的C-N键，使合成的聚合物凝胶材料受热时不易产生断裂，具有较高的强度和热稳定性；同时，由于引入的二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵是具有疏水作用的水溶性高分子材料，可通过分子间疏水缔合作用形成动态物理交联网络，提高抗压能力和韧性，能满足各种孔隙和恶性漏失的封堵工作。
下面结合实施例对本发明作进一步解释和说明，但并不因此限制本发明的保护范围。
实施例1
钻井液用凝胶堵漏剂按照以下方法制备得到：
(1)、以重量份计，在反应釜中加入蒸馏水50份，然后在搅拌条件下(转速为55r/min)依次缓慢加入丙烯酰胺30份、丙烯磺酸钠25份、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵5份和N,N-亚甲基双丙烯酸胺6份，升温至35℃，通氮气(氮气纯度≥99.9％，流量为4.0m3/h)30min；
(2)、加入引发剂过硫酸钾1份，继续通氮气20min后停止通氮气，聚合反应3.0h，然后造粒、95℃烘干8h，粉碎得到终产品。
实施例2实施例1所得产品性能测试
采用本领域常规测试方法，分别对实施例1得到的产品进行抗钠、抗钙能力，热稳定性和堵漏能力的测试，测试结果见表1～3。
1、研究了不同NaCl和CaCl2浓度下，产品的膨胀倍率(Q)和韧性，结果见表1，结果表明：本发明产品能在17.5wt％NaCl和4.0wt％CaCl2溶液中有很好的膨胀倍率和韧性。
表1.产品抗钠、抗钙能力
2、用4wt％的膨润土浆在150℃下评价产品的热稳定性，结果见表2，结果表明：产品在现场钻井液中的膨胀倍率Q随养护时间的增加而略有下降，养护15d时的膨胀倍率仍在26以上，而且强度高，说明本发明产品能够满足高温下的挤堵要求。
表2.产品热稳定能力(150℃)
3、采用常规DL型堵漏试验装置测试产品在不同粒径砂床中的堵漏能力，结果见表3，结果表明：随产品用量的增加，漏失量降低，堵漏效果明显提高，当加量大于10％时，砂粒大小对堵漏影响不大，表明本产品有很强的现场适应能力，能满足不同漏失孔道的封堵要求。
表3.产品在不同粒径砂床中的堵漏能力
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.钻井液用凝胶堵漏剂，其特征在于，该堵漏剂由下述组分制备得到，以重量份数计，所述组分包括：丙烯酰胺25～35份、丙烯磺酸钠20～30份、蒸馏水45～55份、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵3～7份、N,N-亚甲基双丙烯酸胺3～8份、引发剂0.5～1.5份；
所述堵漏剂的制备方法包括以下步骤：
(1)、以重量份计，在反应釜中加入蒸馏水45～55份，然后在搅拌条件下依次缓慢加入丙烯酰胺25～35份、丙烯磺酸钠20～30份、二甲基-丙烯酸乙酯-十六烷基溴化铵3～7份和N,N-亚甲基双丙烯酸胺3～8份，升温至35～40℃，通氮气25～30min；
(2)、加入引发剂0.5～1.5份，聚合反应2.6～3.2h，然后造粒、90～95℃烘干8～10h，粉碎得到终产品。
2.根据权利要求1所述的钻井液用凝胶堵漏剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾或者亚硫酸氢钠。
3.根据权利要求1所述钻井液用凝胶堵漏剂，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的转速为55～60r/min。
4.根据权利要求1所述钻井液用凝胶堵漏剂，其特征在于，步骤(1)中所述氮气的纯度≥99.9％，流量为3.8～4.2m3/h。
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