CN106632836A - 一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，各组分以及质量百分比为：主单体：4%～15%；交联单体：0.1～0.25%；引发剂：0.05%～0.2%；煤油：1%～2%、乳化剂：0.05～0.2%；交联时间调节剂：0.2‰～0.7‰；凝胶脆性调节剂：3%～7%；悬浮剂：0.1%～1.0%；加重剂：5%～15%；水：余量。将上述组分混合搅拌后得到产品。本发明可在高温下安全有效封隔井筒、破胶方便且不污染井液。

Description

一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞及制备方法

技术领域

本发明属石油化工领域，特别涉及到欠平衡钻井用可钻凝胶塞及制备方法。

背景技术

欠平衡钻井由于具有机械钻速高、可防止压差卡钻和减少井眼循环漏失、减少地层损害、提高油气层显示级别等优点而得到迅速发展。目前，影响欠平衡钻井效果的组要因素是起钻前或起钻过程中往往需要通过压井来平衡地层压力。但压井作业会部分或完全抵消欠平衡钻井带来的好处，甚至可能对地层造成更大的损害。因此不压井起下钻作业是实现欠平衡技术的关键点。目前能够完成不压井起下钻的工艺技术主要有两类，一类是利用强行起下钻机械装置，用它来克服管柱在起出末期或下入初期井内的上顶力；另一类是井下套管阀，它可以完成井下关井，使井口在不带压的情况下完成管柱起下。前者存在施工风险高、操作复杂的缺点，后者成本高，不能重复利用。

中国专利CN102276771A公开了一种井下凝胶段塞及其制备方法，该凝胶段塞以丙烯酰胺为主剂，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，以水溶性过氧化物作为引发剂，在钻井过程中注入井下合适部位反应称为凝胶，从而实现不压井起下钻。该专利主要有两方面的缺点：第一，只依靠引发剂来控制聚合时间，在深井钻井过程中温度超过100℃时会发生不可控制的爆聚，致使钻具被卡而无法提起，造成井下事故。第二，交联剂提供的仅仅是化学交联，加量少时凝胶段塞弹性太大，可钻性不足，破胶困难；加量多时凝胶段塞太脆，与井壁的结合不严密，容易产生气窜。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高温下使用的可钻凝胶塞及其制备方法，可在高温下安全有效封隔井筒、破胶方便且不污染井液。

一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：各组分以及质量百分比为：

主单体：4%～15%；交联单体：0.1～0.25%；引发剂：0.05%～0.2%；煤油：1%～2%、乳化剂：0.05～0.2%；交联时间调节剂：0.2‰～0.7‰；凝胶脆性调节剂：3%～7%；悬浮剂：0.1%～1.0%；加重剂：5%～15%；水：余量。

所述主单体为丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或几种混合物。

所述交联单体为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。

所述引发剂为过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯中的一种。

所述凝胶脆性调节剂为微晶纤维素。

所述交联时间调节剂为铁氰化钾、亚硝基铁氰化钾中的一种。

所述悬浮剂为聚丙烯酰胺、羟丙基瓜尔胶、瓜尔胶中的一种。

所述加重剂为重晶石、铁矿粉、碳酸钙中的一种。

所述乳化剂为OP-10、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种。

一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

（1）将计量好的水、乳化剂、煤油和引发剂加入高速搅拌机中，常温下快速搅拌30分钟制成引发剂乳液，备用；

（2）将计量好的水加入配液罐；按配方比例，依次将交联单体、主单体、悬浮剂加入水中，搅拌使之完全溶解；再加入脆性调节剂，充分搅拌使之均匀分散在溶液中；然后加入加重剂，充分搅拌使之分散均匀；最后加入交联时间调节剂和引发剂乳液，搅拌均匀后制成化学凝胶塞前体。

本发明的积极效果为：该凝胶塞在原有技术基础上采用了，通过使用含有过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯等高温油溶性引发剂的乳化煤油，实现了高温引发交联，可在高温（120℃以上）下实现安全有效封隔井筒，实现不压井起下钻；同时加入了脆性调节剂，在体系中增加了氢键交联点，使凝胶塞具有适当脆性，在高温下同样可采用钻头钻进破胶，而且破胶后产生的碎屑可通过筛分系统筛除，不会污染钻井液。同时制备方法简单，效果好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其各组分以及质量百分比为：

丙烯酰胺：4%

N,N’-亚甲基双丙烯酰胺：0.1%

聚丙烯酰胺：0.05%

过氧化二叔丁基：0.12%

煤油：1%

乳化剂OP-10：0.05%

乳化引发剂用水：3%

凝胶脆性调节剂：3%

铁氰化钾：0.2‰

铁矿粉：5%

水：余量。

实施例二

一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其各组分以及质量百分比为：

丙烯酰胺/丙烯酸4：1混合物：8%

N,N’-亚甲基双丙烯酰胺：0.17%

瓜尔胶：0.5%

过氧化二异丙苯：0.1%

煤油：1.5%

乳化剂十二烷基硫酸钠：0.15%

乳化引发剂用水：3%

凝胶脆性调节剂：5%

亚硝基铁氰化钾：0.4‰

重晶石：7%

水：余量。

实施例三

一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其各组分以及质量百分比为：

丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸4：1混合物：11%

N,N’-亚甲基双丙烯酰胺：0.08%

羟丙基瓜尔胶：0.3%

过氧化二叔丁基：0.2%

煤油：2%

乳化剂十二烷基磺酸钠：0.07%

乳化引发剂用水：5%

凝胶脆性调节剂：7%

铁氰化钾：0.2‰

碳酸钙12%

水：余量。

实施例四

一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其各组分以及质量百分比为：

丙烯酰胺/丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸4：1：1比例混合物：15%

N,N’-亚甲基双丙烯酰胺：0.25%

聚丙烯酰胺：0.05%

过氧化二叔丁基：0.12%

煤油：1%

乳化剂OP-10：0.05%

乳化引发剂用水：3%

凝胶脆性调节剂：3%

铁氰化钾：0.2‰

铁矿粉：15%

水：余量。

将上述实施例中选取好的组分，按如下方法进行混合制备：

（1）将计量好的水、乳化剂、煤油和引发剂加入高速搅拌机中，常温下快速搅拌30分钟制成引发剂乳液，备用；

（2）将计量好的水加入配液罐；按配方比例，依次将交联单体、主单体、悬浮剂加入水中，搅拌使之完全溶解；再加入脆性调节剂，充分搅拌使之均匀分散在溶液中；然后加入加重剂，充分搅拌使之分散均匀；最后加入交联时间调节剂和引发剂乳液，搅拌均匀后制成化学凝胶塞前体。

现场应用工艺

根据凝胶塞预定位置温度及压力计算引发剂和交联时间调节剂的加入比例以及凝胶塞前体注入量，按配方及配制工艺配制好凝胶塞前体，将水泥车通过管线和钻杆连接，管线试压合格后，用水泥车将凝胶塞前体注入井下，然后用钻井液将凝胶塞前体顶替之预定位置；注入完成后，缓慢上提钻杆至凝胶塞前体上端面以上，按设计时间候凝；候凝时间到后即可进行正常起钻作业，起钻作业完成后，下钻至凝胶塞上端位置时开启泥浆泵，正常钻进钻过凝胶塞段即可，产生的凝胶碎屑通过振动筛筛除。

Claims (10)

1.一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：各组分以及质量百分比为：

主单体：4%～15%；交联单体：0.1～0.25%；引发剂：0.05%～0.2%；煤油：1%～2%、乳化剂：0.05～0.2%；交联时间调节剂：0.2‰～0.7‰；凝胶脆性调节剂：3%～7%；悬浮剂：0.1%～1.0%；加重剂：5%～15%；水：余量。

2.根据权利要求1所述的一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：所述主单体为丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或几种混合物。

3.根据权利要求1所述的一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：所述交联单体为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：所述引发剂为过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：所述凝胶脆性调节剂为微晶纤维素。

6.根据权利要求1所述的一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：所述交联时间调节剂为铁氰化钾、亚硝基铁氰化钾中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：所述悬浮剂为聚丙烯酰胺、羟丙基瓜尔胶、瓜尔胶中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：所述加重剂为重晶石、铁矿粉、碳酸钙中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞，其特征在于：所述乳化剂为OP-10、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种。

10.一种欠平衡钻井用可钻凝胶塞制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

（1）将计量好的水、乳化剂、煤油和引发剂加入高速搅拌机中，常温下快速搅拌30分钟制成引发剂乳液，备用；

（2）将计量好的水加入配液罐；按配方比例，依次将交联单体、主单体、悬浮剂加入水中，搅拌使之完全溶解；再加入脆性调节剂，充分搅拌使之均匀分散在溶液中；然后加入加重剂，充分搅拌使之分散均匀；最后加入交联时间调节剂和引发剂乳液，搅拌均匀后制成化学凝胶塞前体。