CN109705829A

CN109705829A - 承压堵漏浆及其制备方法

Info

Publication number: CN109705829A
Application number: CN201811565110.7A
Authority: CN
Inventors: 舒小波; 王星媛; 欧阳伟; 明显森; 黎凌; 杨晓峰; 王参书; 陶怀志; 王兰
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd; CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd; CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: CN109705829B

Abstract

本发明公开了一种承压堵漏浆及其制备方法。承压堵漏浆按质量百分比计，包括如下组分：1‑4%膨润土、1‑5%纤维材料、1‑5%超分子聚合物、10‑20%填充材料、5‑20%增强剂、1‑3%弹性材料、5‑30%刚性材料、1‑5%延迟膨胀剂，余量为水；超分子聚合物包括特殊官能团单体、丙烯酰胺单体和纤维素，其摩尔比为1‑10：70‑90：7‑12；特殊官能团单体包括N,N‑二甲氨基丙烯酸酯和长直链卤代烷烃，其摩尔比0.5‑1：0.8‑1.2，N,N‑二甲氨基丙烯酸酯以二甲氨基团计，长直链卤代烷烃以卤代基团计。本发明能够实现漏层封堵、提高地层承压能力的目的。

Description

承压堵漏浆及其制备方法

技术领域

本发明属于石油化工钻井技术领域，具体涉及一种含超分子聚合物的承压堵漏浆及其制备方法。

背景技术

井漏是石油钻井过程中非常常见的一种井下复杂情况。井漏不仅会导致大量钻井液损失、增加非正常钻进时间，严重时可引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况，导致井眼报废，造成重大经济损失。因此，针对井漏问题，如何有效地实现漏层封堵是解决井漏问题的关键。

目前常用的堵漏技术通常选用多粒径的颗粒材料，复配纤维状和片状材料，配置成一定浓度和配比的桥接堵漏浆，注入漏层，通过堵漏材料间的架桥、填充作用堵塞漏失通道，实现漏层封堵。但是，常规大颗粒架桥材料密度过大（如蛭石、石英等，其密度通常大于2.5g/cm³），配浆易沉，导致实际输送至漏层的堵漏材料浓度降低；常规桥接堵漏浆堵漏材料颗粒大小需与漏层通道相匹配，否则堵漏效果差，但地层漏失通道往往无法准确预测；桥接堵漏为物理堵塞，易受井筒压力波动的影响，造成复漏。

综上，现有常规桥接堵漏技术存在配浆易沉、在漏层中停不住、难以形成有效封堵等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种含超分子聚合物的承压堵漏浆及其制备方法。本发明能够实现漏层封堵、提高地层承压能力的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种承压堵漏浆，其特征在于：按质量百分比计，包括如下组分：1-4%膨润土、1-5%纤维材料、1-5%超分子聚合物、10-20%填充材料、5-20%增强剂、1-3%弹性材料、5-30%刚性材料、1-5%延迟膨胀剂，余量为水；超分子聚合物包括特殊官能团单体、丙烯酰胺单体和纤维素，其摩尔比为1-10：70-90：7-12；特殊官能团单体包括N,N-二甲氨基丙烯酸酯和长直链卤代烷烃，其摩尔比0.5-1：0.8-1.2，N,N-二甲氨基丙烯酸酯以二甲氨基团计，长直链卤代烷烃以卤代基团计。

所述N,N-二甲氨基丙烯酸酯为N，N-二甲氨基甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、N，N-二甲氨基甲基丙烯酸丁酯中的至少一种或几种按任意配比。

所述长直链卤代烷烃为含碳原子个数为8~16个的氯代烃、溴代烃中的至少一种或几种按任意配比。

所述纤维素为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素中的至少一种或几种按任意配比。

所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土中的至少一种或几种按任意配比。

所述纤维材料为石棉绒、玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚醚砜/聚四氟乙烯合金纤维中的至少一种或几种按任意配比，其纤维尺寸长度为1-10mm。

所述填充材料为随钻堵漏材料ZR-31、沥青、碳酸钙中的至少一种或几种按任意配比，其粒径尺寸≤0.5mm。

所述增强剂为硅粉、硅藻土、石膏中的至少一种或几种按任意配比，其粒径尺寸≤0.5mm。

所述弹性材料为由橡胶制品的废料加工而成的粒径尺寸0.5-1mm的橡胶粒。

所述刚性材料为聚苯硫醚及其改性物、聚醚醚酮及其改性物中的至少一种或几种按任意配比，其粒径尺寸0.5-10mm。

所述聚苯硫醚和聚醚醚酮的改性物，是由纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的至少一种改性而成。

所述延迟膨胀剂为钻井液用延迟膨胀堵漏剂SAK-5、GWS-1中的至少一种，其粒径尺寸0.5-10mm。

一种承压堵漏浆的制备方法，其特征在于：采用清水配制，将1-4%膨润土、1-5%纤维材料、1-5%超分子聚合物、10-20%填充材料、5-20%增强剂、1-3%弹性材料、5-30%刚性材料、1-5%延迟膨胀剂按质量百分比依次加入，混合均匀，制得堵漏浆。

采用本发明的优点在于：

本发明提供的含超分子聚合物的承压堵漏浆选用低密度刚性材料，同时堵漏浆具良好的悬浮性，因此配制浆体不易沉，保障入井后堵漏浆的有效浓度；堵漏浆具优异的剪切稀释性，在低剪切速率下具有较高的黏度，在高剪切速率下具有较低的黏度，从而实现地面易于泵送，漏层易于滞留，解决现有常规桥接堵漏技术在漏层不易停留的问题；超分子聚合物与其他材料间可形成聚集体，不会因高剪切等因素而失效；超分子聚合物能够吸附在固体颗粒表面，极大增加固体颗粒的胶结力，提高封堵层的承压能力。本发明提高的承压堵漏浆可用于裂缝性、缝洞性漏失地层，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种含超分子聚合物的承压堵漏浆的原料及质量配比为：

膨润土2%；

纤维材料5%，是由玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维、聚醚砜/聚四氟乙烯合金纤维按质量比8:1:1混合而成，其纤维尺寸长度为1-5mm；

超分子聚合物2%，是由N，N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯与氯代十六烷进行季铵化反应制备的特殊官能团单体与丙烯酰胺单体、羟乙基纤维素混合反应制备的产物；

填充材料13%，是由随钻堵漏材料ZR-31、沥青、碳酸钙按质量比4:4:5混合而成，其粒径尺寸≤0.5mm；

增强剂15%，是由硅粉、硅藻土、石膏按质量比5:6:2混合而成，其粒径尺寸≤0.5mm；

弹性材料1%，粒径尺寸0.5-1mm的橡胶粒；

刚性材料15%，粒径尺寸0.5-2mm的聚醚醚酮；

延迟膨胀剂2%，钻井液用延迟膨胀堵漏剂GWS-1，粒径尺寸0.5-1mm；

余量为水。

准备方法：在常温常压下，按上述配比称取原料，搅拌下将膨润土、纤维材料、超分子聚合物、填充材料、增强剂、弹性材料、刚性材料、延迟膨胀剂加入水中，混合均匀，即得本发明的一种含超分子聚合物的承压堵漏浆。

实施例2

一种含超分子聚合物的承压堵漏浆的原料及质量配比为：

膨润土2.5%；

纤维材料5%，是由石棉绒、聚丙烯纤维、聚醚砜/聚四氟乙烯合金纤维按质量比8:1:1混合而成，其纤维尺寸长度为3-5mm；

超分子聚合物2%，是由N，N-二甲氨基甲基丙烯酸丁酯与溴代十二烷进行季铵化反应制备的特殊官能团单体与丙烯酰胺单体、羟甲基纤维素混合反应制备的产物；

填充材料15%，是由随钻堵漏材料ZR-31、沥青、碳酸钙按质量比4:4:7混合而成，其粒径尺寸≤0.5mm；

增强剂15%，是由硅粉、硅藻土、石膏按质量比5:4:2混合而成，其粒径尺寸≤0.5mm；

弹性材料1%，粒径尺寸0.5-1mm的橡胶粒；

刚性材料18%，粒径尺寸0.5-3mm的聚苯硫醚；

延迟膨胀剂2%，钻井液用延迟膨胀堵漏剂SAK-5，粒径尺寸0.5-1mm；

余量为水。

本发明对所得堵漏浆进行了室内实验

1、堵漏浆的流动性能评价

堵漏浆的流动性能采用流动度进行表示，室内评价了经搅拌以后实施例1、实施例2在常温常压下的流动性能，测试结果如表1所示。从表1实验结果可以看出，配制堵漏浆具有良好的流动特性。

表1 堵漏浆流动性能评价

堵漏浆	流动度（cm）
		实施例1	22
实施例2	20

2、堵漏浆的剪切稀释性评价

采用DV-1数字黏度计测定不同转速下的实施例1、实施例2的黏度变化，具体实验结果如表2所示。从表2实验结果可以看出，随着转速的增加堵漏浆的黏度迅速减少，证明该堵漏浆具有比较好的剪切稀释性。

表2 堵漏浆剪切稀释性评价

3、堵漏浆的堵漏性能评价

采用常规DL堵漏仪，分别采用3mm、5mm缝板对实施例1、实施例2进行堵漏性能评价，实验时堵漏浆用量为2000ml，测试结果如表3所示。从表3实验结果可以看出，该堵漏浆能有效封堵缝板。同时，将形成有效封堵的3mm、5mm缝板分别放置80℃恒温水浴中6h以后，可观察出堵漏材料间相互胶结成为一整体。

表3 堵漏浆封堵性能评价

实施例3

一种承压堵漏浆，按质量百分比计，包括如下组分：1-4%膨润土、1-5%纤维材料、1-5%超分子聚合物、10-20%填充材料、5-20%增强剂、1-3%弹性材料、5-30%刚性材料、1-5%延迟膨胀剂，余量为水；超分子聚合物包括特殊官能团单体、丙烯酰胺单体和纤维素，其摩尔比为1-10：70-90：7-12；特殊官能团单体包括N,N-二甲氨基丙烯酸酯和长直链卤代烷烃，其摩尔比0.5-1：0.8-1.2，N,N-二甲氨基丙烯酸酯以二甲氨基团计，长直链卤代烷烃以卤代基团计。

一种承压堵漏浆的制备方法，包括：采用清水配制，将1-4%膨润土、1-5%纤维材料、1-5%超分子聚合物、10-20%填充材料、5-20%增强剂、1-3%弹性材料、5-30%刚性材料、1-5%延迟膨胀剂按质量百分比依次加入，混合均匀，制得堵漏浆。

实施例4

本实施例对本发明中涉及到的超分子聚合物进行说明。

超分子聚合物的制备方法如下：

（1）、特殊官能团单体的制备：将N,N-二甲氨基丙烯酸酯和长直链卤代烷烃按0.5-1：0.8-1.2摩尔比混合，N,N-二甲氨基丙烯酸酯以二甲氨基团计，长直链卤代烷烃以卤代基团计，在反应温度0-5℃，反应时间16-48h，以反应物总质量计的催化剂加量0.1-0.5%下，通过季铵化反应制备而成；

（2）、超分子聚合物的制备：将特殊官能团单体、丙烯酰胺单体、纤维素按摩尔比1-10：70-90：7-12混合，在反应温度40-60℃，反应时间2-10h，以反应物总浓度计引发剂加量0.2-0.5%下制备而成。

所述步骤（1）中，将长直链卤代烷烃和N,N-二甲氨基丙烯酸酯按比例加入，冰浴环境，搅拌混合，通氮气保护30分钟，加入催化剂，避光反应16-48h，得到白色粉末，经离心、洗涤、干燥处理，获得特殊官能团单体。

所述步骤（2）中，将特殊官能团单体、丙烯酰胺单体和纤维素按比例加入，搅拌均匀，通氮气保护30分钟，升温至40-60℃，加入引发剂，恒温反应2-10h，获得超分子聚合物。

所述催化剂为碘化钾、碳酸钾中的至少一种或二种按任意配比。

所述引发剂为过硫酸钾、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种或几种按任意配比。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种承压堵漏浆，其特征在于：按质量百分比计，包括如下组分：1-4%膨润土、1-5%纤维材料、1-5%超分子聚合物、10-20%填充材料、5-20%增强剂、1-3%弹性材料、5-30%刚性材料、1-5%延迟膨胀剂，余量为水；超分子聚合物包括特殊官能团单体、丙烯酰胺单体和纤维素，其摩尔比为1-10：70-90：7-12；特殊官能团单体包括N,N-二甲氨基丙烯酸酯和长直链卤代烷烃，其摩尔比0.5-1：0.8-1.2，N,N-二甲氨基丙烯酸酯以二甲氨基团计，长直链卤代烷烃以卤代基团计。

2.根据权利要求1所述的承压堵漏浆，其特征在于：所述N,N-二甲氨基丙烯酸酯为N，N-二甲氨基甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、N，N-二甲氨基甲基丙烯酸丁酯中的至少一种或几种按任意配比。

3.根据权利要求2所述的承压堵漏浆，其特征在于：所述长直链卤代烷烃为含碳原子个数为8~16个的氯代烃、溴代烃中的至少一种或几种按任意配比。

4.根据权利要求3所述的承压堵漏浆，其特征在于：所述纤维素为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素中的至少一种或几种按任意配比。

5.根据权利要求4所述的承压堵漏浆，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土中的至少一种或几种按任意配比。

6.根据权利要求5所述的承压堵漏浆，其特征在于：所述纤维材料为石棉绒、玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚醚砜/聚四氟乙烯合金纤维中的至少一种或几种按任意配比，其纤维尺寸长度为1-10mm。

7.根据权利要求6所述的承压堵漏浆，其特征在于：所述填充材料为随钻堵漏材料ZR-31、沥青、碳酸钙中的至少一种或几种按任意配比，其粒径尺寸≤0.5mm；所述增强剂为硅粉、硅藻土、石膏中的至少一种或几种按任意配比，其粒径尺寸≤0.5mm；所述弹性材料为由橡胶制品的废料加工而成的粒径尺寸0.5-1mm的橡胶粒。

8.根据权利要求7所述的承压堵漏浆，其特征在于：所述刚性材料为聚苯硫醚及其改性物、聚醚醚酮及其改性物中的至少一种或几种按任意配比，其粒径尺寸0.5-10mm；所述聚苯硫醚和聚醚醚酮的改性物，是由纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的至少一种改性而成。

9.根据权利要求8所述的承压堵漏浆，其特征在于：所述延迟膨胀剂为钻井液用延迟膨胀堵漏剂SAK-5、GWS-1中的至少一种，其粒径尺寸0.5-10mm。

10.根据权利要求1所述的承压堵漏浆的制备方法，其特征在于：采用清水配制，将1-4%膨润土、1-5%纤维材料、1-5%超分子聚合物、10-20%填充材料、5-20%增强剂、1-3%弹性材料、5-30%刚性材料、1-5%延迟膨胀剂按质量百分比依次加入，混合均匀，制得堵漏浆。