CN106609132A - 一种钻井用多元复合凝胶堵漏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多元复合凝胶堵漏剂的制备方法及应用。以重量份计，该多元复合凝胶堵漏剂包括刚性颗粒5~10重量份、柔性材料5~15重量份、可固结聚合物60~85重量份、促进剂2~10重量份。该堵漏剂的组分组合多元协同，加入的刚性颗粒与聚合物凝胶协同提供承压能力，柔性纤维类材料增强其抗撕裂能力；通过调节促进剂含量，可调控堵漏剂固结时间，以达到在不同深度的漏失情况下，对堵漏剂形成凝胶的不同时间要求；能够有效封堵漏失通道，自适应性强；在低压或高压下均能形成有效封堵，承压强度较高。可应用于钻井工程堵漏作业，能解决不同程度，不同深度的井漏问题。

Description

一种钻井用多元复合凝胶堵漏剂
技术领域
本发明涉及石油钻井堵漏技术领域，特别是涉及一种钻井用多元复合凝胶类堵漏剂。
背景技术
井漏是钻井过程中常见的井下复杂情况之一，它不仅会耗费钻井时间，损失泥浆，而且有可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失。
堵漏剂作为钻井工程防漏堵漏过程中必不可少的物质基础，采用封堵效果好的堵漏剂是解决井漏问题的关键。国内处理井漏普遍采用的是桥接堵漏，大概占整个井漏处理方法的50％以上，桥接堵漏具有经济价廉，使用方便，施工安全的优点，可以解决由孔隙和裂缝造成的部分漏失和失返漏失。传统的堵漏材料有硬质果壳粉、蛭石，云母和混凝土等单一材料，这些材料成本虽然很低，但是往往存在运输困难、堵漏效率低、损耗大的缺点。随着技术发展，人们开发出多种不同的复合堵漏材料。例如，CN103911133A公开了一种包含果壳、木屑、云母、秸秆的堵漏组合物，通过粒径大小不同达到有效封堵；CN1064096A中公开了一种用刨花楠粉、腐植甲酸、羧甲基纤维素、海带粉等复配成的堵漏剂，这些材料虽然在一定程度提高了堵漏效果，但是井内通常是高温、高压、腐蚀的极端条件，上述的堵漏材料或堵漏剂很容易变软腐蚀，从而造成堵漏失败或二次漏失。CN104531109A、CN104498000A、CN102443383A等公开了利用新型化工材料做成的复合堵漏剂，但是这些往往会造成较大的环境污染，并且成本高昂，并不适于在钻井堵漏时大量的使用。CN104559973A公开了一种弹性堵漏剂，该弹性堵漏剂主要由弹性暂堵颗粒及桥联剂组成，遇水后即可膨胀形成堵漏层，但形成堵漏层的时间不可调控。
因此，需要研制一种综合性能较好的堵漏剂，使其能够有效解决不同程度的井漏问题，并满足以下性能要求：（1）有效封堵漏失通道，自适应性强；（2）低压或高压下均能形成有效封堵，承压强度高；（3）对钻井液性能影响小，耐温性好；（4）堵漏剂固结时间可调控，对于不同深度的漏失层有较好的封堵效果。
发明内容
本发明的目的之一在于提供了一种钻井堵漏用复合凝胶堵漏剂。
本发明的目的之二在于提供了这种复合凝胶堵漏剂的制备方法及应用方法。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种多元复合凝胶堵漏剂，以重量份计，总质量份数以100份计，包括以下组分：刚性颗粒5~10重量份、柔性材料5~15重量份、可固结聚合物60~85重量份、促进剂2~10重量份。
上述的多元复合凝胶堵漏剂中，所述刚性颗粒为棉籽壳、核桃壳、锯末中的一种或几种，粒径40-100目不等。
上述的多元复合凝胶堵漏剂中，所述柔性材料为石棉纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维中的一种或几种。纤维材料长度为0.5～6mm，直径为0.001～0.5mm。
上述的多元复合凝胶堵漏剂中，所述可固结聚合物为聚丙烯酰胺或聚（丙烯酰胺-丙烯酸钠），分子量为400~800万，粒径60~100目不等。
上述的多元复合凝胶堵漏剂中，所述促进剂为六次甲基四胺/苯酚、六次甲基四胺/对苯二酚或六次甲基四胺/间苯二酚中的一种。
上述促进剂中，六次甲基四胺：酚类的摩尔比控制在3~8：1。
本发明所提供上述的多元复合凝胶堵漏剂在钻井过程中发生井漏后，与基浆混合配制成堵漏浆，进行停钻堵漏处理的应用。
上述的应用中，多元复合凝胶堵漏剂的添加量为基浆重量的4~8％。
上述的应用中，所述基浆为水基钻井液（可以为石油钻井中所有类型的水基钻井液）；以重量份计，所述基浆的组份包括：4wt％膨润土、0.5wt％钻井液用增粘剂80A51、0.3wt％水解聚丙烯腈铵盐NPAN、2wt％钻井液用褐煤树脂SPNH、2wt％钻井液用磺化沥青FT-1、其余量为水。
本发明所述的多元复合凝胶堵漏剂，是在常温常压条件下，将堵漏剂的原料组分按配比称取后加入混合机或捏合机中混合搅拌均匀得到的。
本发明的技术方案相比现有技术具有的有益效果：
（1）堵漏剂的组分组合多元协同，加入的刚性颗粒与聚合物凝胶协同提供承压能力，柔性纤维类材料增强其抗撕裂能力。
（2）调节促进剂的含量，可以调控堵漏剂固结时间，以达到在不同深度的漏失情况下，对堵漏剂形成凝胶的不同时间要求。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，其目的仅在于更好的理解本发明而非限制本发明保护的范围。下述所述份数为质量份，总质量份数以100份计：
实施例1
本实施例提供一种多元复合凝胶堵漏剂，以重量份计，其包括组分：
刚性核桃壳颗粒5重量份（40%粒径分布在40~60目的核桃壳颗粒，60%粒径分布在60~100目的核桃壳颗粒），柔性材料石棉纤维15重量份（直径0.001~0.5mm，长度1~3mm），可固结聚合物聚丙烯酰胺80重量份，促进剂六次甲基四胺/苯酚10重量份（六次甲基四胺与苯酚的摩尔比为3:1）。
本实施例的多元复合凝胶堵漏剂是在常温常压条件下，将堵漏剂的原料组分按配比称取后加入混合机或捏合机中混合搅拌均匀得到的。
将4wt％的本实施例的多元复合凝胶堵漏剂加入到基浆(4wt％怀安膨润土、0.3wt％钻井液用增粘剂80A51、0.5wt％水解聚丙烯腈铵盐NPAN、2wt％钻井液用褐煤树脂SPNH、2wt％钻井液用磺化沥青FT-1、余量水)中制备成1500mL堵漏浆，用于封堵1mm宽裂缝的井漏。
实施例2
本实施例提供一种多元复合凝胶堵漏剂，以重量份计，其包括组分：
刚性棉籽壳颗粒10重量份（50%粒径分布在40~60目的棉籽壳颗粒，50%粒径分布在60~100目的棉籽壳颗粒），柔性材料聚丙烯纤维10重量份（直径0.001~0.5mm，长度0.5~2mm），可固结聚合物聚（丙烯酰胺-聚丙烯酸钠）75重量份，促进剂六次甲基四胺/对苯二酚5重量份（六次甲基四胺与对苯二酚的摩尔比为5:1）。
本实施例的多元复合凝胶堵漏剂是在常温常压条件下，将堵漏剂的原料组分按配比称取后加入混合机或捏合机中混合搅拌均匀得到的。
将6wt％的本实施例的多元复合凝胶堵漏剂加入到基浆(4wt％怀安膨润土、0.3wt％钻井液用增粘剂80A51、0.5wt％水解聚丙烯腈铵盐NPAN、2wt％钻井液用褐煤树脂SPNH、2wt％钻井液用磺化沥青FT-1、余量水)中制备成1500mL堵漏浆，用于封堵1mm宽裂缝的井漏。
实施例3
本实施例提供一种多元复合凝胶堵漏剂，以重量份计，其包括组分：
刚性核锯末颗粒8重量份（20%粒径分布在40~60目的锯末颗粒，80%粒径分布在60~100目的锯末颗粒），柔性材料聚乙烯纤维10重量份（直径0.001~0.5mm，长度1~3mm），可固结聚合物聚丙烯酰胺74重量份，促进剂六次甲基四胺/间苯二酚8重量份（六次甲基四胺与间苯二酚的摩尔比为8:1）。
本实施例的多元复合凝胶堵漏剂是在常温常压条件下，将堵漏剂的原料组分按配比称取后加入混合机或捏合机中混合搅拌均匀得到的。
将5wt％的本实施例的多元复合凝胶堵漏剂加入到基浆(4wt％怀安膨润土、0.3wt％钻井液用增粘剂80A51、0.5wt％水解聚丙烯腈铵盐NPAN、2wt％钻井液用褐煤树脂SPNH、2wt％钻井液用磺化沥青FT-1、余量水)中制备成1500mL堵漏浆，用于封堵1mm宽裂缝的井漏。
实施例4
本实施例提供一种多元复合凝胶堵漏剂，以重量份计，其包括组分：
刚性核桃壳颗粒6重量份（60%粒径分布在40~60目的核桃壳颗粒，40%粒径分布在60~100目的核桃壳颗粒），柔性材料聚丙烯腈纤维12重量份（直径0.001~0.5mm，长度1~3mm），可固结聚合物聚丙烯酰胺80重量份，促进剂六次甲基四胺/苯酚2重量份（六次甲基四胺与苯酚的摩尔比为4:1）。
本实施例的多元复合凝胶堵漏剂是在常温常压条件下，将堵漏剂的原料组分按配比称取后加入混合机或捏合机中混合搅拌均匀得到的。
将8wt％的本实施例的多元复合凝胶堵漏剂加入到基浆(4wt％怀安膨润土、0.3wt％钻井液用增粘剂80A51、0.5wt％水解聚丙烯腈铵盐NPAN、2wt％钻井液用褐煤树脂SPNH、2wt％钻井液用磺化沥青FT-1、余量水)中制备成1500mL堵漏浆，用于封堵1mm宽裂缝的井漏。
实施例5
对上述堵漏剂进行封堵实验，所用仪器为渤海钻探工程院产的DLM-I型堵漏模拟装置。温度设定为150℃(仪器允许的最高温度)，对上述实施案例分别采用不同规格的楔板进行试验。首先对实施例1~4的封堵固结时间进行测试，待完全固结后，以0.5~1MPa/15min的速度缓慢加压，压力达到7Mpa（仪器允许的最大压力）后保持此压力4小时，未出现压力突降现象，表明此堵漏浆承压能力在150℃高温条件下可达到7MPa。
具体数值见下表1、表2：
表1 实施例1~4封堵固结时间
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
固结时间/min 70 45 100 150
表2 实施例1~4封堵效果
缝隙板宽度/mm 150℃/4h 承压能力/MPa
实施例1 1 7.0
实施例2 2 7.0
实施例3 3 6.8
实施例4 2 6.9
从实验数据看出，本发明的多元复合凝胶堵漏剂可有效封堵3mm以内的裂缝，在150℃高温条件下，其承压可持续达到6.5MPa以上，能够满足长时间高温高承压的要求。

Claims (10)

1.一种多元复合凝胶堵漏剂，其特征在于以重量份计，总质量份数以100份计，堵漏剂包括以下组分：刚性颗粒5~10重量份、柔性材料5~15重量份、可固结聚合物60~85重量份、促进剂2~10重量份。
2.根据权利要求1所述的多元复合凝胶堵漏剂，其特征在于刚性颗粒为棉籽壳、核桃壳、锯末中的一种或几种，粒径40~100目。
3.根据权利要求1所述的多元复合凝胶堵漏剂，其特征在于柔性材料为石棉纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维中的一种或几种，其中纤维材料长度为0.5～6mm，直径为0.001～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的多元复合凝胶堵漏剂，其特征在于可固结聚合物为聚丙烯酰胺或聚（丙烯酰胺-丙烯酸钠），分子量为400~800万，粒径60~100目。
5.根据权利要求1所述的多元复合凝胶堵漏剂，其特征在于促进剂为六次甲基四胺/苯酚、六次甲基四胺/对苯二酚或六次甲基四胺/间苯二酚中的一种。
6.根据权利要求5所述的多元复合凝胶堵漏剂，其特征在于六次甲基四胺与酚类的摩尔比控制在3~8：1。
7.如权利要求1所述多元复合凝胶堵漏剂的应用，其特征是在钻井过程中发生井漏后，与基浆混合配制成堵漏浆，用于进行停钻堵漏处理。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于多元复合凝胶堵漏剂的添加量为基浆重量的4~8％。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于所述基浆为水基钻井液，以重量份计，所述基浆的组份包括：4wt％膨润土、0.5wt％钻井液用增粘剂80A51、0.3wt％水解聚丙烯腈铵盐NPAN、2wt％钻井液用褐煤树脂SPNH、2wt％钻井液用磺化沥青FT-1、其余量为水。
10.一种如权利要求1所述多元复合凝胶堵漏剂的制备方法，其特征是在常温常压条件下，将堵漏剂的原料组分按配比称取后加入混合机或捏合机中混合搅拌均匀制得。
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