CN111607367B - 温敏型凝胶堵漏剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温敏型凝胶堵漏剂，其由以质量分数计的40～50％的可得然胶、40～50％的钻井液用膨润土、1～2％纯碱和5～15％提粘剂混合而成，提粘剂为羧甲基淀粉、聚阴离子纤维素中的至少一种；该温敏型凝胶堵漏剂能够在高温情况下可形成固态凝胶，自由水被完全固定，达到承压堵漏目的，且可提供合适粘度和添加悬浮重晶石及其它堵漏材料，在堵漏同时有效保障井下安全，不易造成井喷风险；现场配制简单，且堵漏浆仅对温度敏感，不存在交联剂及引发的第二影响因素，减少了井下不能成胶的风险，仅对温度敏感，避免了在堵漏浆输送过程中暴聚风险。

Description

温敏型凝胶堵漏剂

技术领域

本发明涉及石油天然气技术领域，特别涉及一种温敏型凝胶堵漏剂。

背景技术

井漏是世界性难题，约占目前钻井事故复杂的60％，尤其是裂缝性地层恶性漏失，不仅损失钻井时间，也容易会引起井塌、卡钻等工程事故，还可能导致井喷失控。目前交联型堵漏凝胶主要包括聚丙烯酰胺、植物胶、聚乙烯醇等交联凝胶，但目前报道的交联型凝胶都需要加入交联剂，这也就导致部分凝胶会存在交联时间短、时间不可控的风险。

可得然胶作为一种天然多糖植物，具有热凝胶特性，无需加入交联剂，有效避免了暴聚风险，但单一的可得然胶形成高温状态下不能形成固态凝胶，而且可得然胶本身不溶于冷水，溶液不具有粘度效应，无法承载各种加重材料，不能实现地层承压堵漏目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效解决了单一可得然胶高温下强度不足难题的温敏型凝胶堵漏剂。

为此，本发明技术方案如下：

一种温敏型凝胶堵漏剂，其由以质量分数计的40～50％的可得然胶、40～50％的钻井液用膨润土、1～2％纯碱和5～15％提粘剂混合而成，各组分的质量分数之和为100％。

优选，所述提粘剂为羧甲基淀粉、聚阴离子纤维素中的至少一种。

该温敏型凝胶堵漏剂基于可得然胶单一使用时在高温虽粘度有所上升，但不能成固态凝胶，仍有一定流动性，导致堵漏承压能力差的缺陷，将可得然胶与钻井液配制过程中常规使用的膨润土进行混合，使两者协同作用；具体来说，可得然胶的结构与葡萄糖的结构类似，其表面具有多个裸露的羟基，而钻井液用膨润土的主要成分为蒙脱石，其为一种硅铝酸盐，表面具有多个裸露的铝且具有很好的吸水性，当使用该温敏型凝胶堵漏剂进行堵漏作业时，可得然胶与钻井液用膨润土加入水中后，在一定的温度条件下，可得然胶表面裸露的羟基与钻井液用膨润土表面裸露的铝的空电位相互作用形成氢键，二者形成稳定的交联态，以实现在高温情况下可形成固态凝胶，自由水被完全固定，达到承压堵漏目的；另外，通过添加一定比例的纯碱、羧甲基淀粉和/或聚阴离子纤维素，使该温敏型凝胶堵漏剂的强度进一步增加。

与现有技术相比，该温敏型凝胶堵漏剂的有益效果在于：

1)与单一可得然胶在高温状态下粘度上升，但仍有一定流动性，不能成固态凝胶，导致堵漏承压能力差的缺陷相比，本申请的温敏型凝胶堵漏剂在高温情况下可形成固态凝胶，自由水被完全固定，达到承压堵漏目的；

2)与常规凝胶堵漏为保障凝胶形成而不能加重、也不能添加其它堵漏材料的缺陷相比，本申请的温敏型凝胶堵漏剂尤其在溢漏同层情况下可提供合适粘度，和添加悬浮重晶石及其它堵漏材料，在堵漏同时有效保障井下安全，不易造成井喷风险；

3)与常规凝胶堵漏相比，本申请的温敏型凝胶堵漏剂仅对温度敏感，不存在交联剂及引发的第二影响因素，减少了井下不能成胶的风险；

4)与常规凝胶堵漏剂相比，本申请的温敏型凝胶堵漏剂现场配制简单，且堵漏浆仅对温度敏感，避免了在堵漏浆输送过程中暴聚风险。

附图说明

图1(a)为实施例1的温敏型凝胶堵漏剂在测试中升温至设定温度后的状态；

图1(b)为实施例2的温敏型凝胶堵漏剂在测试中升温至设定温度后的状态；

图1(c)为实施例3的温敏型凝胶堵漏剂在测试中升温至设定温度后的状态；

图1(d)为对比例1的凝胶堵漏剂在测试中升温至设定温度后的状态；

图1(e)为对比例2的凝胶堵漏剂在测试中升温至设定温度后的状态；

图2(a)为实施例1的温敏型凝胶堵漏剂在测试中冷却至室温后的状态；

图2(b)为实施例2的温敏型凝胶堵漏剂在测试中冷却至室温后的状态；

图2(c)为实施例3的温敏型凝胶堵漏剂在测试中冷却至室温后的状态；

图2(d)为对比例1的凝胶堵漏剂在测试中冷却至室温后的状态；

图2(e)为对比例2的凝胶堵漏剂在测试中冷却至室温后的状态。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。在以下实施例和对比例中，各组分均购自市售产品。

实施例1

一种温敏型凝胶堵漏剂，其由以质量分数计的43.5％的可得然胶、40％的钻井液用膨润土、1.5％纯碱和15％羧甲基淀粉混合而成。

实施例2

一种温敏型凝胶堵漏剂，其由以质量分数计的40％的可得然胶、50％的钻井液用膨润土、1％纯碱和9％聚阴离子纤维素混合而成。

实施例3

一种温敏型凝胶堵漏剂，其由以质量分数计的50％的可得然胶、43％的钻井液用膨润土、2％纯碱和5％聚阴离子纤维素混合而成。

对比例1

一种凝胶堵漏剂，其由以质量分数计的100％的可得然胶构成。

对比例2

一种凝胶堵漏剂，其由以质量分数计的70％的可得然胶和30％羧甲基淀粉混合而成。

性能测试：

测试一：

对实施例1～3制备的温敏型凝胶堵漏剂，以及对比例1～2制备的凝胶堵漏剂在室内进行了评价。评价方法为：分别称量将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2各24g，并分别加至300mL的水中，在11000r/min的转速下高速搅拌20min，然后养护4h，再在11000r/min的转速下高速搅拌5min，然后升温至设定温度，观察状态；然后再冷至室温，观察状态。

测试结果如下表1所示。

表1：

从表1的测试结果可以看出，随加热温度上升，在温度80℃之前，实施例1～3以及对比例1～2的堵漏浆均有粘度上升的增稠现象，但未形成固态凝胶态；而当温度上升至80℃，甚至直至180℃时，实施例1～3已经完全形成固体凝胶，而对比例1和对比例2虽然粘度有所继续上升，但仍具有流动性，不能形成固态凝胶；而当温度上升至200℃时，对比例1和对比例2仍具有流动性，不能形成固态凝胶状态，而实施例1～3虽然还保持固态凝胶状态，但局部开始出现破碎。如图1(a)～图1(e)所示为实施例1～3以及对比例1～2的堵漏浆升温至100℃后的状态示意图。

当实施例1～3以及对比例1～2的堵漏浆分别升温至100℃后冷却至室温，可以观察到在冷却至室温情况下，五种堵漏浆均能形成固体凝胶，可见可得然胶本身具有一定成胶特性，但需要在高温作用后再降至低温下才能成胶，且羧甲基淀粉的加入并不能改变其成胶特性，不满足高温漏层施工的要求；而实施例1～3制备的堵漏浆直接升温至80℃即可实现成胶堵漏，满足高温漏层施工的要求；如图2(a)～图2(e)所示为实施例1～3以及对比例1～2的堵漏浆升温至100℃后冷却至室温后的状态示意图。

测试二：

将20g对比例1的凝胶堵漏剂加入至300g冷水中并在11000r/min的转速下高速搅拌20min，养护4h后，加入100g重晶石，并以11000r/min的转速下高速搅拌20min，待静置约5min后混合液体发生分层，可见采用对比例1配制的堵漏浆无法悬浮重晶石。

将20g实施例1～3制备的温敏型凝胶堵漏剂分别加入至300g冷水中并在11000r/min的转速下高速搅拌20min，养护4h后，加入100g重晶石，并以11000r/min的转速下高速搅拌20min，然后升温至100℃，冷却至室温；重晶石无分层现象，并在高温下形成固态凝胶，可见，本申请的温敏型凝胶堵漏剂具有良好的悬浮能力，可实现加重目的。

综上所述，本申请的温敏型凝胶堵漏剂，具有温敏成胶特性，适用于温度80℃以上的各种漏层，有效解决了常规凝胶堵漏需多相输送造成暴聚难题，而且较单一可得然胶，膨润土在高温下与其交联形成的凝胶在高温情况下强度有质的提升，能够有效提高承压能力，而且膨润土和提粘剂的加入还能有效悬浮重晶石，避免堵漏时引发溢流井塌等其它井下事故复杂。

Claims (2)

1.一种温敏型凝胶堵漏剂，其特征在于，其由以质量分数计的40～50％的可得然胶、40～50％的钻井液用膨润土、1～2％纯碱和5～15％提粘剂混合而成，各组分的质量分数之和为100％。

2.根据权利要求1所述的温敏型凝胶堵漏剂，其特征在于，所述提粘剂为羧甲基淀粉、聚阴离子纤维素中的至少一种。

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