CN109943301A - 树脂乳液堵漏剂组合物及其制备方法以及在裂缝地层中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井液堵漏领域，公开了一种树脂乳液堵漏剂组合物及其制备方法以及在裂缝地层中的应用。其中，所述组合物包括水基树脂乳液、固化剂、偶联剂和纳米锂皂土，其中，以所述组合物的总重量为基准，所述水基树脂乳液的含量为90.5‑95.8wt％，所述固化剂的含量为3‑7wt％，所述偶联剂的含量为0.2‑0.5wt％，所述纳米锂皂土的含量为1‑3wt％。本发明制备的树脂乳液堵漏剂分散均匀且稳定，注入到裂缝中后在高温条件下固化，形成的固化体强度高、韧性好，与岩石壁面的胶结强度大，尤其是适用于多尺度裂缝共同发育的漏失地层。

Description

树脂乳液堵漏剂组合物及其制备方法以及在裂缝地层中的 应用

技术领域

本发明涉及钻井液堵漏领域，具体涉及一种树脂乳液堵漏剂组合物及其制备方法以及在裂缝地层中的应用。

背景技术

井漏是目前钻井过程中最常见的井下复杂问题之一，直接降低钻井速度、增加钻井成本，是制约油气、天然气水合物、地热等储层勘探开发速度的主要技术瓶颈之一。井漏在不同类型地层均可能发生，其中以裂缝以及缝洞发育的地层漏失程度最严重，堵漏难度也最大。

化学堵漏技术是控制裂缝及缝洞性恶性井漏的常用且有效技术之一，该技术通过向漏失层位注入一定量的堵漏剂溶液，固化后将裂缝封堵，起到隔离钻井液与地层流体的作用。

凝胶类堵漏剂为常用的堵漏剂之一，主要是地面或地下聚合交联的高分子聚合物凝胶，成胶后强度高，可以起到较好的封堵效果。但是，凝胶类堵漏剂存在一些弊端，例如高分子聚合物凝胶的高温稳定性较差，导致长期堵漏效果不佳；常用凝胶类堵漏剂的抗地层流体稀释作用较弱，容易导致成胶强度弱。

针对树脂类堵漏剂的研究，主要集中在吸水膨胀树脂类堵漏剂方面。这类树脂主要是使用淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物等共聚合成，从本质上来讲仍然属于高分子聚合物，因而抗高温性能尤其是长期抗温性较差。

树脂乳液固化后形成的固化体抗温性能好，广泛应用于化学防砂固砂方面，但在钻井液化学堵漏方面应用较少。

因此，对乳液树脂堵漏剂组合物的研究和开发具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的常规凝胶堵漏剂不耐高温的缺陷，以及吸水膨胀树脂类堵漏剂抗高温性能尤其是长期抗温性较差的缺陷，提供一种树脂乳液堵漏剂组合物及其制备方法以及在裂缝地层中的应用。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种树脂乳液堵漏剂组合物，其中，所述组合物包括水基树脂乳液、固化剂、偶联剂和纳米锂皂土，其中，以所述组合物的总重量为基准，所述水基树脂乳液的含量为90.5-95.8wt％，所述固化剂的含量为3-7wt％，所述偶联剂的含量为0.2-0.5wt％，所述纳米锂皂土的含量为1-3wt％。

本发明第二方面提供了一种采用前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物制备树脂乳液堵漏剂的方法，其中，该方法包括：

(I)将纳米锂皂土与水基树脂乳液混合后再进行低速搅拌，得到混合液A；

(II)将固化剂和偶联剂与所述混合液A混合后再低速搅拌，得到乳液型树脂堵漏剂。

本发明第三方面提供了一种采用前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物制备树脂乳液堵漏剂的方法，其中，该方法包括：

(I-1)将纳米锂皂土与水基树脂乳液混合后再进行低速搅拌，得到混合液A；

(II-2)将柔性纤维与所述混合液A混合后再进行高速搅拌，得到混合液B；

(III-3)再将固化剂和偶联剂与所述混合液B混合后再低速搅拌，得到乳液型树脂堵漏剂。

本发明第四方面提供了一种前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物或者前述所述的方法制备的树脂乳液堵漏剂在裂缝地层中的应用，其中，该应用包括：

在所述裂缝地层中依次注入前置液、乳液型树脂堵漏剂和顶替液；

其中，所述乳液型树脂堵漏剂为前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物或者前述所述的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

通过上述技术方案，本发明获得的有益效果主要体现如下：

(1)本发明提供的树脂乳液堵漏剂为乳液型树脂堵漏剂，乳液分散均匀且稳定，注入到裂缝中后在高温条件下固化，形成的固化体强度高、韧性好，与岩石壁面的胶结强度大，尤其是适用于多尺度裂缝共同发育的漏失地层。

(2)本发明提供的树脂乳液堵漏剂溶液中加入了纳米锂皂土和柔性纤维。纳米锂皂土加入后可以调节堵漏剂固化前溶液的流变特性，使溶液具有“剪切稀释、静置增稠”的剪切响应性质，避免注入后被地层流体稀释；同时，纳米锂皂土参与堵漏剂固化反应过程，可以与树脂固化体形成稳定的、密实的三维结构，提高固化体的强度；柔性纤维增韧剂，其能够在不同树脂分子之间起到架桥作用，并与纳米锂皂土协同作用，共同提高固化体的强度和韧性。

(3)本发明提供的制备方法简单，可以现场配注；应用方法简单，所需设备少，施工成本低。

附图说明

图1是本发明制备例1制备的水基树脂乳液1在显微镜下观察到的微观图。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种树脂乳液堵漏剂组合物，其中，所述树脂乳液堵漏剂组合物包括水基树脂乳液、固化剂、偶联剂和纳米锂皂土，其中，以所述组合物的总重量为基准，所述水基树脂乳液的含量为90.5-95.8wt％，所述固化剂的含量为3-7wt％，所述偶联剂的含量为0.2-0.5wt％，所述纳米锂皂土的含量为1-3wt％。

另外，需要说明的是：该树脂乳液堵漏剂组合物中，除了含有前述所述的水基树脂乳液、固化剂、偶联剂和纳米锂皂土之外，还含有水，因此，在本发明中，以所述组合物的总重量为基准，所述水基树脂乳液的含量为90.5-95.8wt％，所述固化剂的含量为3-7wt％，所述偶联剂的含量为0.2-0.5wt％，所述纳米锂皂土的含量为1-3wt％，余量为水。

根据本发明，为了获得具有更高成胶强度以及剪切韧性的凝胶体，本发明的发明人对树脂乳液堵漏剂组合物中的各个组分的用量进行了研究，通过研究发现，尽管只要含有水基树脂乳液、固化剂、偶联剂和纳米锂皂土并且符合上述比例关系即可在一定程度上实现本发明的目的，但是，优选情况下，以所述堵漏剂的总重量为基准，所述水基树脂乳液的含量为91.1-93.2wt％，所述固化剂的含量为5-6wt％，所述偶联剂的含量为0.3-0.4wt％，所述纳米锂皂土的含量为1.5-2.5wt％，余量为水时，乳液型树脂堵漏剂(也可称为树脂乳液堵漏剂)分散更均匀且稳定，注入到裂缝中后在高温条件下固化，形成的固化体强度更高、韧性更好，与岩石壁面的胶结强度更大，尤其是适用于多尺度裂缝共同发育的漏失地层。根据本发明，所述水基树脂乳液可以通过以下步骤制得：

(1)将乳化剂和乳液稳定剂同时与去离子水混合，得到混合溶液；

(2)将树脂胶结剂与所述混合溶液混合后再高速搅拌、乳化，得到水基树脂乳液。

根据本发明，以所述水基树脂乳液的总重量为基准，所述乳化剂的用量可以为6-15wt％，所述乳液稳定剂的用量可以为0.3-2wt％，所述树脂胶结剂的用量可以为30-60wt％；优选情况下，以所述水基树脂乳液的总重量为基准，所述乳化剂的用量为8-12wt％，所述乳液稳定剂的用量为0.8-1.5wt％，所述树脂胶结剂的用量为45-55wt％；在本发明中，所述水基树脂乳液还含有去离子水，且所述水基树脂乳液所含有的各个组分的总量为百分之百。

根据本发明，其中，所述乳化剂可以为Tween40、Tween60和Tween80中的一种或多种，优选为Tween80；在本发明中，所述乳化剂可以通过商购获得，例如，可以购自阿拉丁，型号为T104865。另外，乳化剂Tween80的性能参数为：粘性透明液体，折光率为1.471-1.473，密度为1.064g/cm³，亲水亲油平衡值HLB值为15。

其中，所述乳液稳定剂可以为阴离子型聚丙烯酰胺、疏水缔合羟乙基纤维素和亲水性纳米SiO₂中的一种或多种，优选为亲水性纳米SiO₂，在本发明中，所述乳液稳定剂可以通过商购获得，例如，可以购自阿拉丁，型号为S104600，另外，亲水性纳米SiO₂的性能参数为：比表面积(BET)为150m²/g，平均粒径可以为7-40nm。

其中，所述树脂胶结剂可以为脲醛树脂、氨基树脂和双酚A环氧树脂中的一种或多种，优选为双酚A环氧树脂，在本发明中，所述树脂胶结剂可以通过商购获得，例如，可以购自济南易盛树脂有限公司，型号为E-44。另外，双酚A环氧树脂的性能参数为：环氧值0.43-0.47eq/100g，易皂化氯≤0.1％，无机氯≤50×10^-6mg/kg，挥发份≤0.3％。

根据本发明，在将乳化剂和乳液稳定剂同时与去离子水混合，得到混合溶液时，其中，所述混合的条件没有具体限定，只要能够将其混合均匀即可，另外，在本发明中，需要将乳化剂和乳液稳定剂同时与去离子水混合，因为，如果不是同时混合，则会导致乳化稳定剂不能在树脂乳液液滴界面均匀吸附，进而导致树脂乳化液滴的稳定性降低。

根据本发明，然后，再将树脂胶结剂与所述混合溶液混合后再在高速搅拌条件下使树脂胶结剂乳化均匀，其中，所述高速搅拌的条件包括：搅拌速度可以为510-1000转/分钟，优选为600-800转/分钟；搅拌时间没有具体限定，只要能够将混合溶液搅拌均匀且乳化均匀即可，其中，乳化是否均匀可以采用显微观测树脂乳液液滴粒径分布的方法来评价。

根据本发明，所述水基树脂乳液的性能参数可以包括：为水包油型乳液，根据树脂胶结剂和乳化剂加量不同，树脂乳液的粘度可以为20-40mPa.s；乳液均匀分散，平均粒径600-900nm，优选为635-850nm。

根据本发明，在本发明的所述树脂乳液堵漏剂组合物中，所述树脂乳液堵漏剂组合物中的各组分在使用前可以混合保存，也可以各自独立保存。在优选的情况下，所述树脂组合物中的各组分在使用前各自独立保存。

根据本发明，所述固化剂可以为改性乙二胺、改性二乙烯三胺、改性三乙烯四胺和聚醚胺中的一种或多种，优选为改性二乙烯三胺；在本发明中，改性二乙烯三胺可以通过商购获得，例如，可以购自济南易盛树脂有限公司，型号为T33，另外，改性二乙烯三胺的性能参数为：棕黄色透明液体，粘度(25℃)1500-2000mPa.s，胺值460-500mgKOH/g，活泼氢当量70-80g/Eg。

所述偶联剂可以为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或多种，优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；在本发明中，所述偶联剂可以通过商购获得，例如，可以济南易盛树脂有限公司，型号为KH-550，另外，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的性能参数为：有效含量≥98％，重均分子量为248.35，沸点为78-81℃/0.13kPa，密度为1.045g/cm³，折光率为1.4290。

根据本发明，所述纳米锂皂土可以为晶体表面带有正电荷而晶体边缘带有负电荷的纳米级片状锂皂土，呈圆盘状，平均直径可以为20-30nm，平均厚度可以为0.85-0.98nm；优选地，平均直径可以为24-26nm，平均厚度可以为0.9-0.95nm；更优选地，平均直径可以为25nm，平均厚度可以为0.92nm。在本发明中，采用纳米锂皂土能够调节树脂乳液堵漏剂固化前溶液的流变特性，使溶液具有“剪切稀释、静置增稠”的剪切响应性质，避免注入后被地层流体稀释；同时，所述纳米锂皂土参与树脂乳液堵漏剂固化反应过程，可以与树脂固化体形成稳定的、密实的三维结构，提高固化体的强度。另外，在本发明中，所述纳米锂皂土可以通过商购获得，例如，可以购自中亿化工产品有限公司，型号为2236，另外，纳米锂皂土的性能参数为：平均直径可以为25nm，平均厚度可以为0.92nm。

根据本发明，为了进一步提高树脂乳液堵漏剂固化后的强度和韧性，本发明在所述树脂乳液堵漏剂中添加了一定量的柔性纤维增韧剂，其能够在不同树脂分子之间起到架桥作用，并与纳米锂皂土协同作用，共同提高固化体的强度和韧性；其中以所述组合物的总重量为基准，所述柔性纤维的含量可以为0.2-1wt％，优选为0.3-0.6wt％。另外，在本发明中，所述柔性纤维可以为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维和聚酯纤维中的一种或多种，优选为聚丙烯纤维，平均直径可以为50-70μm，平均长度可以为0.1-2mm，密度可以为0.82-0.98g/cm³；优选地，平均直径为55-65μm，平均长度为0.5-1.5mm，密度为0.85-0.95g/cm³；更优选地，平均直径为60μm，平均长度为1mm，密度为0.91g/cm³。另外，在本发明中，所述柔性纤维可以通过商购获得，例如，可以购自青岛德达志成化工有限公司，型号为UV234，另外，柔性纤维的性能参数为：平均直径为60μm，平均长度为1mm，密度为0.91g/cm³。

本发明第二方面提供了一种采用前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物制备树脂乳液堵漏剂的方法，其中，该方法包括：

(I)将纳米锂皂土与水基树脂乳液混合后再低速搅拌，得到混合液A；

(II)将固化剂和偶联剂与所述混合液A混合后再低速搅拌，得到乳液型树脂堵漏剂。

本发明第三方面提供了一种采用前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物制备树脂乳液堵漏剂的方法，其中，该方法包括：

(I-1)将纳米锂皂土与水基树脂乳液混合后再进行低速搅拌，得到混合液A；

(II-2)将柔性纤维与所述混合液A混合后再进行高速搅拌，得到混合液B；

(III-3)再将固化剂和偶联剂与所述混合液B混合后再低速搅拌，得到乳液型树脂堵漏剂。

根据本发明的方法，在优选情况下，所述树脂乳液堵漏剂组合物中还含有柔性纤维，即，在该种情况下，该方法还包括：在将固化剂和偶联剂与所述混合液A混合之前，先将柔性纤维与所述混合液A混合后再高速搅拌至其分散，得到混合液B，然后，再将固化剂和偶联剂与所述混合液B混合后再低速搅拌至其分散，得到乳液型树脂堵漏剂。

根据本发明，需要说明的是，本发明的树脂乳液堵漏剂组合物可以含有柔性纤维，也可以不含有柔性纤维；优选地，本发明的树脂乳液堵漏剂组合物含有柔性纤维。

根据本发明的一种优选的实施方式，当本发明的树脂乳液堵漏剂组合物含有柔性纤维时，本发明提供的采用前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物制备树脂乳液堵漏剂的方法，其中，该方法包括：

(I-1)将纳米锂皂土与水基树脂乳液混合后再低速搅拌至其分散，得到混合液A；

(II-2)将柔性纤维与所述混合液A混合后再高速搅拌至其分散，得到混合液B；

(III-3)将固化剂和偶联剂与所述混合液B混合后再低速搅拌至其分散，得到乳液型树脂堵漏剂。

根据本发明的另一种优选的实施方式，当本发明的树脂乳液堵漏剂组合物不含有柔性纤维时，本发明提供的采用前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物制备树脂乳液堵漏剂的方法，其中，该方法包括：

(I)将纳米锂皂土与水基树脂乳液混合后再低速搅拌至其分散，得到混合液A；

(II)将固化剂和偶联剂与所述混合液A混合后再低速搅拌至其分散，得到乳液型树脂堵漏剂。

根据本发明，在步骤(I)以及步骤(III)中，所述低速搅拌的条件包括：搅拌速度可以为200-500转/分钟，优选为300-400转/分钟；搅拌时间可以为5-20min，优选为8-12min。

根据本发明，在步骤(II)中，所述高速搅拌的条件包括：搅拌速度为510-1000转/分钟，优选为600-800转/分钟；搅拌时间可以为10-20min，优选为12-15min。

本发明第四方面提供了一种前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物或者前述所述的方法制备的树脂乳液堵漏剂在裂缝地层中的应用，其中，该应用包括：

在所述裂缝地层中依次注入前置液、乳液型树脂堵漏剂和顶替液；

其中，所述乳液型树脂堵漏剂为前述所述的树脂乳液堵漏剂组合物或者前述所述的方法制备的树脂乳液堵漏剂；

优选地，所述前置液和所述顶替液各自为高粘度的聚合物溶液；

优选地，所述高粘度的聚合物溶液为观粘度高于500mPa·s的抗高温非离子型聚丙烯酰胺水溶液；

优选地，以所述乳液型树脂堵漏剂的总体积为基准，所述前置液的用量为20-40体积％，所述顶替液的用量为10-20体积％。

根据本发明，在所述裂缝漏失地层中依次注入前置液、所述乳液型树脂堵漏剂和顶替液，即，在所述裂缝漏失地层中最先注入前置液，然后再注入所述乳液型树脂堵漏剂，最后注入顶替液。本发明中，树脂乳液堵漏剂为乳液型树脂堵漏剂，乳液分散均匀且稳定，注入到裂缝中后在高温条件下固化，形成的固化体强度高、韧性好，与岩石壁面的胶结强度大，尤其是适用于多尺度裂缝共同发育的漏失地层。

其中，所述前置液和所述顶替液可以各自为高粘度的聚合物溶液；在本发明中，所述高粘度的聚合物溶液可以为表观粘度高于500mPa·s的抗高温非离子型聚丙烯酰胺水溶液，优选地，表观粘度为500-800mPa·s；另外，在本发明中，表观粘度用来对流动性的好坏作的一个评价。

在本发明中，前置液能够排驱漏失通道内的钻井液及地层水，防止树脂乳液堵漏剂溶液被稀释；顶替液能够将树脂乳液堵漏剂溶液完全顶替进入裂缝中，防止树脂乳液堵漏剂溶液在井筒中固化，还可以隔离树脂乳液堵漏剂溶液与井筒内的钻井液，防止钻井液稀释树脂乳液堵漏剂。

根据本发明，以所述乳液型树脂堵漏剂的总体积为基准，所述前置液的用量可以为20-40体积％，所述顶替液的用量可以为10-20体积％；优选情况下，以所述乳液型树脂堵漏剂的总体积为基准，所述前置液的用量为25-35体积％，所述顶替液的用量为15-18体积％。

根据本发明一种优选的实施方式，本发明提供一种由上述方法制备得到树脂乳液堵漏剂用于裂缝漏失地层的注入方法：

(a)首先，注入高粘度的聚合物溶液作为前置液；

(b)其后，注入树脂乳液堵漏剂溶液；

(c)最后，注入高粘度的聚合物溶液作为顶替液。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

堵漏剂的封堵效果：采用HABH型高温高压岩心流动模拟装置测试树脂乳液堵漏剂对裂缝的封堵效果，该装置主要包括恒温箱体、高排量平流泵、岩心夹持器和高压管汇。配套加工了长度为10cm、裂缝宽度为0.5-5.0mm的钢制可拆卸裂缝岩心模型模拟漏失地层。

具体测试方法：将恒温箱体内部温度加热至实验所需温度；将钢制裂缝岩心模型放置于岩心夹持器中，加环压至5MPa；使用平流泵向岩心夹持器中注入清水，并使其饱和；配制堵漏剂溶液放置于中间容器中；向岩心夹持器中依次注入前置液、堵漏剂溶液和顶替液；将岩心夹持器两端密封，静置待堵漏剂固化；向岩心夹持器中注入钻井液基浆(4％膨润土)，记录注入压力以及岩心夹持器出口处的漏失情况，以出口处开始出现漏失时的压力值作为堵漏剂的最高承压能力。持续向岩心夹持器中注入钻井液基浆，记录岩心夹持器出口处发生线性漏失时的压力值作为评价堵漏剂漏失后堵漏性能的指标。测试温度保持120℃。

堵漏剂固结后与岩石壁面胶结强度测试方法：使用长度为20cm、内径为3.8cm的可拆卸不锈钢管，钢管一端放入长度为10cm，直径为3.8cm的岩心，另一端注入堵漏剂溶液；密封不锈钢管两端；放置于120℃条件下静置10h后取出；拆卸钢管，得到堵漏剂固结体与岩心的胶结体；使用HCH型拉力测试机的夹具向两侧分别拉伸堵漏剂固结体与岩心，测试将堵漏剂堵剂体与岩心分离时的最大压力值，即为堵漏剂固结后与岩石壁面胶结强度值。本实施例和对比例中所用岩心均为人造岩心，渗透率均值为45×10^-3μm²。

制备例1

本制备例在于说明本发明制备的水基树脂乳液。

(1)将质量分数为10g的Tween80和1g的亲水性纳米SiO₂同时加入到39mL去离子水中，充分搅拌使其溶解均匀，得到溶液；

(2)将50g树脂胶结剂脲醛树脂加入到步骤(1)制得的溶液中，在搅拌速率为600转/分钟的搅拌条件下高速搅拌使其乳化均匀。

结果得水基树脂乳液1，性能参数为：所述水基树脂乳液为水包油型乳液，粘度为35mPa.s，分散相微粒为规则球形，平均粒径为635nm。

图1是本发明制备例1制备的水基树脂乳液1在显微镜下观察到的微观图；从图1中可看出，图中布满小球状物，该小球状物为水包油型乳液液滴，数量多且粒径大小分布均匀，形成了稳定的乳液分散体系。

制备例2

本制备例在于说明本发明制备的水基树脂乳液。

(1)将质量分数为6g的Tween80和2g的亲水性纳米SiO₂同时加入到62mL去离子水中，充分搅拌使其溶解均匀，得到溶液；

(2)将30g树脂胶结剂氨基树脂加入到步骤(1)制得的溶液中，高速搅拌使其乳化均匀。

结果得水基树脂乳液2，性能参数为：所述水基树脂乳液为水包油型乳液，粘度为25mPa.s，分散相微粒为规则球形，平均粒径850nm。

实施例1

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

树脂乳液堵漏剂的组成为：采用制备例1制备的水基树脂乳液1；固化剂为改性二乙烯三胺；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；纳米锂皂土为晶体表面带有正电荷而晶体边缘带有负电荷的纳米级片状锂皂土，呈圆盘状，平均直径为25nm，平均厚度为0.92nm；柔性纤维为聚丙烯纤维，平均直径为60μm，平均长度为1mm，密度为0.91g/cm³。

树脂乳液堵漏剂的含量为：所述水基树脂乳液1的用量为93.1wt％，所述固化剂的用量为4wt％，所述偶联剂的用量为0.4wt％，所述纳米锂皂土的用量为2wt％，所述柔性纤维的用量为0.5wt％。

制备树脂乳液堵漏剂A1的方法包括：

(I)将纳米锂皂土加入到水基树脂乳液中，在搅拌速率为350转/分钟的搅拌条件下低速搅拌速度搅拌至其完全分散，得到所述混合液A；

(II)将柔性纤维加入所述混合液A中，在搅拌速率为700转/分钟的搅拌条件下高速搅拌速度搅拌至其分散均匀，得到混合液B；

(III)将固化剂和偶联剂加入所述混合液B中，在搅拌速率为350转/分钟的搅拌条件下低速搅拌速度搅拌至其分散均匀，得到树脂乳液堵漏剂A1。

并且，将该树脂乳液堵漏剂A1应用于裂缝漏失地层中，具体地：

(1)首先，注入高粘度的聚合物溶液作为前置液；

(2)其后，注入树脂乳液堵漏剂溶液；

(3)最后，注入高粘度的聚合物溶液作为顶替液。

其中，高粘度的聚合物溶液为表观粘度510mPa·s的抗高温非离子型聚丙烯酰胺水溶液；以及以所述树脂乳液堵漏剂的总体积为基准，所述前置液的用量为30体积％，所述顶替液的用量为15体积％。

由表1中可知，树脂乳液堵漏剂A1在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力达到8.4MPa，封堵强度高，可以满足堵漏现场施工的需要。

实施例2

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

采用与实施例1相同的树脂乳液堵漏剂中的各个组分，所不同之处在于：所述水基树脂乳液1的用量为93.1wt％，所述固化剂的用量为3wt％，所述偶联剂的用量为0.2wt％，所述纳米锂皂土的用量为1wt％，所述柔性纤维的用量为0.6wt％，余量为清水。

按照与实施例1相同的方法制备树脂乳液堵漏剂A2，以及按照与实施例1相同的方法将该树脂乳液堵漏剂A2应用于裂缝漏失地层中。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，树脂乳液堵漏剂A2在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力达到7.4MPa，封堵强度较低。

表明：使用的水基树脂乳液相同时，固化剂、偶联剂、锂皂土、柔性纤维的质量分数不在优选范围时，树脂乳液堵漏剂固化后的封堵效果相对于优选范围较差。

实施例3

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

采用与实施例1相同的树脂乳液堵漏剂中的各个组分，所不同之处在于：所述水基树脂乳液1的用量为90.5wt％，所述固化剂的用量为4wt％，所述偶联剂的用量为0.4wt％，所述纳米锂皂土的用量为2wt％，所述柔性纤维的用量为0.5wt％，余量为清水；

按照与实施例1相同的方法制备树脂乳液堵漏剂A3，以及按照与实施例1相同的方法将该树脂乳液堵漏剂A3应用于裂缝漏失地层中。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，树脂乳液堵漏剂A3在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为7.6MPa，封堵强度较低。

表明：当固化剂、偶联剂、锂皂土、柔性纤维的质量分数相同时，水基树脂乳液的质量分数不在更优浓度范围内时，树脂乳液堵漏剂固化后的封堵效果较差。

实施例4

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

采用与实施例1相同的树脂乳液堵漏剂中的各个组分的用量，所不同之处在于：树脂乳液堵漏剂的组成为：采用制备例2制备的水基树脂乳液2；固化剂为改性三乙烯四胺；偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；纳米锂皂土为晶体表面带有正电荷而晶体边缘带有负电荷的纳米级片状锂皂土，呈圆盘状，平均直径为24nm，平均厚度为0.9nm；柔性纤维为聚酯纤维，平均直径为55μm，平均长度为0.5mm，密度为0.85g/cm³。

按照与实施例1相同的方法制备树脂乳液堵漏剂A4，以及按照与实施例1相同的方法将该树脂乳液堵漏剂A4应用于裂缝漏失地层中。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，树脂乳液堵漏剂A4在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为6.8MPa，封堵强度较低。

表明：当固化剂、偶联剂、锂皂土、柔性纤维的质量分数相同时，制备水基树脂乳液时所使用的树脂胶结剂、乳化剂、乳液稳定剂的不在更优范围内时，树脂乳液堵漏剂固化后的封堵效果较差。

实施例5

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

采用与实施例4相同的树脂乳液堵漏剂中的各个组分，所不同之处在于：所述水基树脂乳液2的用量为92.7wt％，所述固化剂的用量为5wt％，所述偶联剂的用量为0.2wt％，所述纳米锂皂土的用量为1.5wt％，所述柔性纤维的用量为0.6wt％。

按照与实施例1相同的方法制备树脂乳液堵漏剂A5，以及按照与实施例1相同的方法将该树脂乳液堵漏剂A5应用于裂缝漏失地层中。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，树脂乳液堵漏剂A5在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为7.0MPa，封堵强度与实施例1相当。

表明：当各个组分含量均在本发明所限定的范围之内，采用不同的水基树脂乳液时，树脂乳液堵漏剂固化后的封堵效果均较好。

实施例6

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

采用与实施例1相同的树脂乳液堵漏剂中的各个组分的含量，所不同之处在于：所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

以及按照与实施例1相同的方法将该树脂乳液堵漏剂A6应用于裂缝漏失地层中，结果如表1所示。

实施例7

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

采用与实施例1相同的树脂乳液堵漏剂中的各个组分的含量，所不同之处在于：所述固化剂为改性乙二胺。

以及按照与实施例1相同的方法将该树脂乳液堵漏剂A7应用于裂缝漏失地层中，结果如表1所示。

实施例8

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

采用与实施例1相同的树脂乳液堵漏剂中的各个组分的含量，所不同之处在于：所述固化剂为聚醚胺。

以及按照与实施例1相同的方法将该树脂乳液堵漏剂A8应用于裂缝漏失地层中，结果如表1所示。

实施例9

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

采用与实施例4相同的树脂乳液堵漏剂中的各个组分的含量，所不同之处在于：所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

以及按照与实施例4相同的方法将该树脂乳液堵漏剂A9应用于裂缝漏失地层中，结果如表1所示。

对比例1

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂，不同的是：不含纳米锂皂土，得到堵漏剂D1。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D1在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为4.8MPa，封堵强度较低。

表明：树脂乳液堵漏剂中不含纳米锂皂土时，树脂乳液堵漏剂固化后的封堵效果较差。

对比例2

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂，不同的是：不含柔性纤维，得到堵漏剂D2。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D2在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为5.8MPa，封堵强度较低。

表明：树脂乳液堵漏剂中不含柔性纤维时，树脂乳液堵漏剂固化后的封堵效果较差；同时与堵漏剂D1相比，堵漏剂D2的承压能力较高，表明纳米锂皂土可以起到更好的增强堵漏强度的效果。

对比例3

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂，不同的是：使用相同质量的柔性纤维代替纳米锂皂土，得到堵漏剂D3。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D3在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为4.4MPa，封堵强度较低。

表明：柔性纤维和纳米锂皂土协同作用时，树脂乳液堵漏剂可以起到更好的堵漏效果。

对比例4

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂，不同的是：使用相同质量的纳米锂皂土代替柔性纤维，得到堵漏剂D4。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D4在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为6.0MPa，封堵强度较低。

表明：柔性纤维和纳米锂皂土协同作用时，树脂乳液堵漏剂可以起到更好的堵漏效果。

对比例5

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂，不同的是：不含纳米锂皂土和柔性纤维，得到堵漏剂D5。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D5在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为4.8MPa，封堵强度较低。

表明：柔性纤维和纳米锂皂土协同作用时，树脂乳液堵漏剂可以起到更好的堵漏效果。

对比例6

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂D6，不同的是：在将该堵漏剂应用于裂缝漏失地层中，未注入前置液。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D6在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为6.4MPa，封堵强度较低。

表明：不注入前置液时，树脂乳液堵漏剂溶液容易被地层水稀释，从而导致树脂乳液堵漏剂堵漏效果较低。

对比例7

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂D7，不同的是：在将该堵漏剂应用于裂缝漏失地层中，未注入顶替液。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D7在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为6.3MPa，封堵强度较低。

表明：不注入顶替液时，树脂乳液堵漏剂溶液容易被钻井液稀释，从而导致树脂乳液堵漏剂堵漏效果较低。

对比例8

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂D8，不同的是：树脂乳液堵漏剂的各个组分不在本发明所限定的范围之内，具体地：所述水基树脂乳液1的用量为88wt％，所述固化剂的用量为2wt％，所述偶联剂的用量为1wt％，所述纳米锂皂土的用量为4wt％，所述柔性纤维的用量为1.5wt％，余量为清水。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D8在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为3.0MPa，封堵强度很低。

表明：树脂乳液堵漏剂的各个组分不在本发明所限定的范围之内，反应生成的树脂乳液堵漏剂固结体轻度较弱，对裂缝的封堵强度较低，从而导致树脂乳液堵漏剂堵漏效果较低。

对比例9

采用与实施例1相同的方法制备堵漏剂D9，不同的是：堵漏剂的各个组分不在本发明所限定的范围之内，具体地：水基树脂乳液2的用量为89.9wt％，所述固化剂的用量为8wt％，所述偶联剂的用量为0.1wt％，所述纳米锂皂土的用量为0.5wt％，所述柔性纤维的用量为1.5wt％。

由表1中可知，与树脂乳液堵漏剂A1相比，堵漏剂D9在裂缝岩心中在120℃为温度条件下固化后，承压能力为2.5MPa，封堵强度很低。

表明：树脂乳液堵漏剂的各个组分不在本发明所限定的范围之内，反应生成的树脂乳液堵漏剂固结体轻度较弱，对裂缝的封堵强度较低，从而导致树脂乳液堵漏剂堵漏效果较低。

表1

通过表1的结果可以看出，采用本发明制备的树脂乳液堵漏剂分散均匀且稳定，注入到裂缝中后在120℃条件下固化，形成的固化体强度高，与岩石壁面的胶结强度大，尤其是适用于多尺度裂缝共同发育的漏失地层；而对比例1-9由于没有采用本发明的技术方案，则承压能力相对于实施例1-9低，胶结强度相对于实施例1-9低，发生线性漏失时的压力值相对于实施例1-9也低。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种树脂乳液堵漏剂组合物，其特征在于，所述树脂乳液堵漏剂组合物包括水基树脂乳液、固化剂、偶联剂和纳米锂皂土，其中，以所述树脂乳液堵漏剂组合物的总重量为基准，所述水基树脂乳液的含量为90.5-95.8wt％，所述固化剂的含量为3-7wt％，所述偶联剂的含量为0.2-0.5wt％，所述纳米锂皂土的含量为1-3wt％。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述水基树脂乳液通过以下步骤制得：

(1)将乳化剂和乳液稳定剂同时与去离子水混合，得到混合溶液；

(2)将树脂胶结剂与所述混合溶液混合后再高速搅拌、乳化，得到水基树脂乳液。

3.根据权利要求2所述的组合物，其中，以所述水基树脂乳液的总重量为基准，所述乳化剂的用量为6-15wt％，所述乳液稳定剂的用量为0.3-2wt％，所述树脂胶结剂的用量为30-60wt％；

优选地，所述乳化剂为Tween40、Tween60和Tween80中的一种或多种；

优选地，所述乳液稳定剂为阴离子型聚丙烯酰胺、疏水缔合羟乙基纤维素和亲水性纳米SiO₂中的一种或多种；

优选地，所述树脂胶结剂为脲醛树脂、氨基树脂和双酚A环氧树脂中的一种或多种。

4.根据权利要求2或3所述的组合物，其中，所述水基树脂乳液为水包油型乳液，以及所述水基树脂乳液为球形，平均粒径为600-900nm，粘度为20-40mPa.s。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述固化剂为改性乙二胺、改性二乙烯三胺、改性三乙烯四胺和聚醚胺中的一种或多种；

优选地，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；

优选地，所述纳米锂皂土呈圆盘状，平均直径为20-30nm，平均厚度为0.85-0.98nm。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的组合物，其中，所述组合物还包括柔性纤维，且以所述组合物的总重量为基准，所述柔性纤维的含量为0.2-1wt％；

优选地，所述柔性纤维为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维和聚酯纤维中的一种或多种。

7.一种权利要求1-6中任意一项所述的树脂乳液堵漏剂组合物制备树脂乳液堵漏剂的方法，该方法包括：

(I)将纳米锂皂土与水基树脂乳液混合后再进行低速搅拌，得到混合液A；

(II)将固化剂和偶联剂与所述混合液A混合后再进行低速搅拌，得到乳液型树脂堵漏剂。

8.一种权利要求1-6中任意一项所述的树脂乳液堵漏剂组合物制备树脂乳液堵漏剂的方法，该方法包括：

(I-1)将纳米锂皂土与水基树脂乳液混合后再进行低速搅拌，得到混合液A；

(II-2)将柔性纤维与所述混合液A混合后再进行高速搅拌，得到混合液B；

(III-3)再将固化剂和偶联剂与所述混合液B混合后再低速搅拌，得到乳液型树脂堵漏剂。

9.一种权利要求1-6中任意一项所述的树脂乳液堵漏剂组合物或者权利要求7或8所述的方法制备的树脂乳液堵漏剂在裂缝地层中的应用，其特征在于，该应用包括：

在所述裂缝地层中依次注入前置液、乳液型树脂堵漏剂和顶替液；

其中，所述乳液型树脂堵漏剂为权利要求1-6中任意一项所述的树脂乳液堵漏剂组合物或者权利要求7或8所述的方法制备的树脂乳液堵漏剂。

10.根据权利要求9所述的应用，其中，所述前置液和所述顶替液各自为高粘度的聚合物溶液；

优选地，所述高粘度的聚合物溶液为观粘度高于500mPa·s的抗高温非离子型聚丙烯酰胺水溶液；

优选地，以所述乳液型树脂堵漏剂的总体积为基准，所述前置液的用量为20-40体积％，所述顶替液的用量为10-20体积％。