CN111732941B - 超分子凝胶堵漏浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种超分子凝胶堵漏浆及其制备方法，属于钻井液技术领域。所述凝胶堵漏浆由包括如下重量份数原料制备而得：凝胶堵漏组分2‑8份、结构剂8‑20份；其中，所述凝胶堵漏组分包括聚二乙基二烯丙基氯化铵、氯化钠、聚戊双烯酰胺、水一。该超分子凝胶堵漏浆主要用于钻井时封堵漏失层，具有堵漏效果好，流变性好等特性。
Description
技术领域
本发明属于钻井液技术领域，尤其涉及超分子凝胶堵漏浆及其制备方法。
背景技术
油田在开发过程中，漏失普遍存在，井漏同时也导致了溢流、井垮和卡钻等井下事故，严重影响了钻井安全和施工进度。漏失的情形多种多样，例如，上部地层胶结疏松，连通性较好，以渗透性漏失为主；二叠系以泥岩为主，破裂压力较低，使用高密度泥浆时易造成此地层压裂性漏失等。
工程技术人员一直致力于研究易漏地层的防漏、堵漏。例如，CN109762540A公开了一种超分子堵漏剂，由超分子聚合物和超分子结构剂组成，该超分子堵漏剂具有良好的分散性，可快速与水溶液混合均匀，具备良好的黏弹性和封堵性，不易被水混合冲稀，能适应不同孔隙、裂缝性漏失地层。CN109705829A公开了一种承压堵漏浆，包括膨润土、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，余量为水，该承压堵漏浆可实现漏层封堵、提高地层承压能力的目的。
发明内容
本发明提出一种超分子凝胶堵漏浆及其制备方法，由超分子聚合物构成的凝胶堵漏组分以及结构剂等复配而成，堵漏效果好，且承压力高。
本发明提出一种超分子凝胶堵漏浆，由包括如下重量份数原料制备而得：凝胶堵漏组分2-8份、结构剂8-20份；其中，所述凝胶堵漏组分包括聚二乙基二烯丙基氯化铵、氯化钠、聚戊双烯酰胺、水一。
进一步地，所述凝胶堵漏组分中，聚二乙基二烯丙基氯化铵、氯化钠、聚戊双烯酰胺、水一的质量比为0.05～0.2：1～10：1～5：100。
进一步地，所述凝胶堵漏组分中，聚二乙基二烯丙基氯化铵、氯化钠、聚戊双烯酰胺、水一的质量比为0.09：5：2：100。
进一步地，所述结构剂由刚性粒子、可变形粒子、矿物纤维混合而成。
进一步地，所述刚性粒子、可变性粒子、矿物纤维的质量比为50：30：20。
进一步地，所述超分子凝胶堵漏浆还包括水二。
进一步地，由包括如下重量份数原料制备而得：凝胶堵漏组分2-8份、结构剂8-20份、水二70-80份。
本发明还提出所述的超分子凝胶堵漏浆的制备方法，包括如下步骤：
将水一，聚二乙基二烯丙基氯化铵，氯化钠，聚戊双烯酰胺，混合，得凝胶堵漏组分；加入水二，混合；加入结构剂，得超分子凝胶堵漏浆。
本发明具有以下优势：
本发明提出一种超分子凝胶堵漏浆，其中，凝胶堵漏组分主要包括聚二乙基二烯丙基氯化铵(SD-2)、氯化钠、聚戊双烯酰胺(SD-1)，SD-1和SD-2二者通过共价键作用，在溶液中形成三维网络结构，可在漏失层将周围介质胶结成牢固整体，形成高强度超分子聚集体。氯化钠主要起到降粘作用，同时配合结构剂协同作用，使得最终形成的堵漏浆在可控时间内在漏失层中形成粘度、切力、弹性和静结构足够大的凝胶段塞。由于其具有极强的粘附力和强度，最终可形成较高的流动阻力足以抵抗外来力(漏失压差)的破坏，从而实现成功封堵漏层。并且，超分子聚合物中特殊官能团的引入，使得凝胶堵漏浆在室温条件下具有良好的流变性，易于封堵漏层。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1所得堵漏浆。
图2为本发明实施例1所得成胶后的堵漏浆。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明一实施例提出一种超分子凝胶堵漏浆，由包括如下重量份数原料制备而得：凝胶堵漏组分2-8份、结构剂8-20份；其中，所述凝胶堵漏组分包括聚二乙基二烯丙基氯化铵(SD-2)、NaCl、聚戊双烯酰胺(SD-1)、水一。
本发明实施例所提出的超分子凝胶堵漏浆，凝胶堵漏组分主要包括SD-1、SD-2以及NaCl，SD-1和SD-2二者通过共价键作用，在溶液中形成三维网络结构(见路线I)，可在漏失层将周围介质胶结成牢固整体，形成高强度超分子聚集体。NaCl主要起到降粘作用，同时配合结构剂协同作用，使得堵漏浆在可控时间内在漏失层中形成粘度、切力、弹性和静结构足够大的凝胶段塞。其具有极强的粘附能力和强度，最终可形成较高的流动阻力足以抵抗外来力(漏失压差)的破坏，从而实现成功封堵漏层。
本发明一实施例中，聚二乙基二烯丙基氯化铵、NaCl、聚戊双烯酰胺、水一的质量比为0.05～0.2：1～10：1～5：100。
本发明一优选实施例中，聚二乙基二烯丙基氯化铵、NaCl、聚戊双烯酰胺、水一的质量比为0.09：5：2：100。
本发明一优选实施例中，SD-2分子量为10-20万。SD-1的分子量为1500～2500万。
本发明一实施例中，所述结构剂由刚性粒子，可变形粒子，矿物纤维混合而成。其中，刚性粒子主要为有硬度的颗粒，具体可以为石英砂，核桃壳，贝壳粉等。可变形粒子主要为可膨胀变软的颗粒，具体可以为橡胶颗粒。矿物纤维主要为各种矿物纤维，具体可以为硅酸铝纤维等。本发明实施例的结构剂，在凝胶网络体系中形成支撑骨架结构，使得体系受到力时可以通过无机骨架材料均分应力，因此，在本发明实施例的堵漏浆各组分形成的凝胶网络体系中形成支撑骨架结构，使得体系受到力时均分应力，从而提高凝胶的强度，提高对漏失压差的抵抗力，继而提高封漏强度。
优选的，刚性粒子、可变性粒子、矿物纤维的质量比为50：30：20。三种组分按照一定比例配比，可使得所得凝胶堵漏浆更为稳定。
在进一步实施例中，适用的结构剂的粒径可以为：当钻井液漏速≤5方/小时，结构剂的粒径≤1mm；
当钻井液漏速为5-10方/小时，30wt％的结构剂的粒径≤1mm，70wt％的结构剂的粒径为1-3mm；
当钻井液漏速为10-30方/小时，5wt％的结构剂的粒径为1-3mm，95wt％的结构剂的粒径为3-5mm；
当钻井液失返性漏失时，10wt％的结构剂的粒径为3-5mm，90wt％的结构剂的粒径为5-8mm。
其中，对于刚性粒子和可变性粒子，以粒径测算；对于矿物纤维，以长度作为粒径测算。
具体而言，在进行凝胶堵漏时，根据钻井液漏速的快慢匹配结构剂的粒径。由于根据不同的漏失特点，进行不同的粒径匹配，在堵漏过程中架桥，提高强度，从而满足封堵不同类型漏层的需要。
本发明一实施例还提出一种超分子凝胶堵漏浆，所述超分子凝胶堵漏浆还包括水二。需要指出，在不影响堵漏浆最终性能的前提下，超分子凝胶堵漏浆中水二也可以使用井浆替代。
具体而言，由包括如下重量份数原料制备而得：凝胶堵漏组分2-8份、结构剂8-20份、水二70-80份。超分子凝胶堵漏浆中，凝胶堵漏组分和结构剂的含量越高，形成的胶体强度越大，地层孔隙越小，承受压力越高。
本发明一实施例还提出一种超分子凝胶堵漏浆的制备方法，包括如下步骤：
将水一，聚二乙基二烯丙基氯化铵，NaCl，聚戊双烯酰胺，混合，得凝胶堵漏组分；加入水二，混合；加入结构剂，得超分子凝胶堵漏浆。
需要指出，本发明实施例中水一、水二可以相同的水。
超分子凝胶堵漏浆可以直接用于漏失层。具体而言，凝胶堵漏浆使用方法包括，将超分子凝胶堵漏浆直接打入漏层，60～120℃放置成胶，放置成胶的时间约4～8小时。随着时间的增长，形成的凝胶强度越大，对地层孔隙和裂缝的封堵效果越好。
下面将结合实施例详细阐述本发明。
实施例1一种超分子凝胶堵漏浆的制备方法
该超分子凝胶堵漏浆由凝胶堵漏组分6份、结构剂16份、水二80份组成；其中，所述凝胶堵漏组分中，SD-2、NaCl、SD-1、水一的质量比为0.09：5：2：100；结构剂中，刚性粒子、可变性粒子、矿物纤维的质量比为50：30：20；
具体制备方法包括：
将水一，SD-2，NaCl，SD-1，混合，得凝胶堵漏组分；加入水二，混合；加入结构剂，得超分子凝胶堵漏浆。
实施例2同实施例1，不同之处在于，
所述凝胶堵漏组分中，SD-2、NaCl、SD-1、水一的质量比为0.09：5：1.5：100。
实施例3同实施例1，不同之处在于，
所述凝胶堵漏组分中，SD-2、NaCl、SD-1、水一的质量比为0.06：5：2：100。
对比例1同实施例1，不同之处在于，不添加结构剂。
试验例1实施例1和对比例1配置好的超分子凝胶堵漏浆，将其倒入71型失水仪中砂床之上，90℃温度下静置6h，测定其在不同压力下，10min砂床滤失量(单位：mL)，结果见表1。
表1超分子凝胶堵漏浆性能评价
注：石英砂样数量为100g，测试温度为90℃。
由表1可知，由砂样目数变化可得，超分子凝胶堵漏浆能够封堵孔隙较大地层。针对大孔隙地层，可以适当添加相应填充粒子以增强凝胶体系的封堵能力。实施例1和对比例1比对，当砂样目数为20-40时，实施例1(添加结构剂)的滤失量明显低于对比例1，堵漏效果好，且承压效果可达7.5MPa。
由图1和图2可知，图1为实施例1刚配制好的堵漏浆。图2为90℃下静置16h后成胶的堵漏浆，可见，后者放置一段时间后，能够形成一定粘度和弹性的凝胶。
试验例2
将实施例1～3所述堵漏浆，分别分成两份，一份在120℃条件下成胶4h，然后冷却至室温后测流变性能，结果见表2。一份倒入71型失水仪中在40-70目石英砂砂床之上，120℃温度下静置4h，测定其在不同压力下，10min砂床滤失量，结果见表3。
表2堵漏体系常温流变性数据
表3堵漏体系堵漏性能评价
由表2和3可得，超分子堵漏浆中，当凝胶堵漏组分SD-2：NaCl：SD-1、水一的质量比为0.09：5：2：100时堵漏效果更优。
试验例3现场应用
本发明实施例1所得堵漏浆，在玛湖1井区应用8井次(MHHW1010、MHHW14007、红831-X、金龙48、玛湖025、玛湖070、玛中12、玛湖33井)，施工前8口井总共发生漏失64次，应用的超分子凝胶堵漏浆施工9次后堵漏成功，堵漏一次成功率达88.9％，应用井段平均漏失量降低率达95％，堵漏浆强度高，现场适应性好，且在后续钻井过程中未发生复漏的现象。
对钻井液性能影响较小，除MHHW1010和MHHW14007井外均一次成功。在宜川、庆阳、苏里格区块应用7井次，一次成功率100％。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种超分子凝胶堵漏浆，其特征在于，由包括如下重量份数原料制备而得：
凝胶堵漏组分2-8份、结构剂8-20份、水二70-80份；其中，所述凝胶堵漏组分中，聚二乙基二烯丙基氯化铵、氯化钠、聚戊双烯酰胺、水一的质量比为0.05~0.2：1~10：1~5：100；所述结构剂中，刚性粒子、可变性粒子、矿物纤维的质量比为50：30：20；
所述超分子凝胶堵漏浆的制备方法包括如下步骤：
将水一、聚二乙基二烯丙基氯化铵、氯化钠、聚戊双烯酰胺，混合，得凝胶堵漏组分；加入水二，混合；加入结构剂，得超分子凝胶堵漏浆；
超分子凝胶堵漏浆直接作用于漏失层，60~120℃放置成胶，放置成胶的时间4~8小时。
2.根据权利要求1所述的凝胶堵漏浆，其特征在于，
所述凝胶堵漏组分中，聚二乙基二烯丙基氯化铵、氯化钠、聚戊双烯酰胺、水一的质量比为0.09：5：2：100。
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