CN113214806A - 一种温敏黏连型桥接堵漏体系、堵漏浆及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种温敏黏连型桥接堵漏体系、堵漏浆及其制备方法与应用。本发明的温敏黏连型桥接堵漏体系，其特征在于，包括如下质量百分比的原料组成：温敏黏连型树脂颗粒20‑50％，刚性颗粒材料20‑30％，弹性颗粒材料20‑30％，纤维材料10‑20％。本发明还提供了一种堵漏浆的制备方法，包括步骤：将温敏黏连型树脂颗粒、刚性颗粒材料和弹性颗粒材料加入到清水或钻井液中，高速搅拌至分散均匀；而后加入纤维材料，低速搅拌至分散均匀，即得到温敏黏连型桥接堵漏浆。本发明的堵漏浆一次堵漏成功率高并有效避免复漏，克服了常规桥接堵漏材料在裂缝中形成的堆积封堵层强度低、易受压力波动影响而导致堵漏失效的问题。

Description

一种温敏黏连型桥接堵漏体系、堵漏浆及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种温敏黏连型桥接堵漏体系、堵漏浆及其制备方法与应用，属于石油天然气钻井技术领域。

背景技术

井漏是石油钻井过程中的普遍现象，根据统计，井漏发生率占全世界钻井总数的20％～25％。井漏不仅会对钻井工程造成巨大的经济损失，而且还会导致井压严重下降，对油井内壁的稳定性造成非常大的影响，严重时会导致井喷事故的发生，严重威胁到钻井作业的安全性。

国内外针对井漏事故，相继研发了桥接、吸水/吸油树脂、可固化、高失水、聚合物凝胶等堵漏材料。由于桥接堵漏材料来源广、成本低、施工方便，是现场最常用的堵漏材料。常用的桥接堵漏材料包括刚性碳酸钙颗粒、弹性颗粒、柔性纤维等，配制而成的桥接堵漏浆对于渗透性及微小裂缝性漏失地层的堵漏取得了较好的应用效果，但是对于大裂缝漏失地层的堵漏普遍存在一次堵漏成功率低、复漏频率高等问题。据统计，全球桥接堵漏一次成功率不足40％。桥接堵漏一次成功率低的主要原因在于，桥堵类堵漏剂主要由不同类型的颗粒或纤维类材料组成，颗粒类材料起堆积充填作用，纤维类材料主要起架桥增韧作用，上述材料在裂缝内构架起的实际上是一个压实堆积体。堆积体的承压强度，一方面与材料本身的构架强度有关，另一方面与井筒和裂缝内的压差有关。通常情况下所使用的桥堵类材料属于分散相，其构架强度在中小尺度裂缝中容易形成，但是由于重力沉降、缝内冲刷等因素的影响，在横向较宽、纵向较高的大裂缝中却很不容易形成构架强度。此外，由于井筒中和裂缝中时常存在压力波动(压力波动在大裂缝中更明显)，堆积体也容易溃散，因此大裂缝中不易形成有效封堵。

中国专利文件CN104194748A提供了一种高温深井用承压堵漏剂，所述的堵漏剂各组分及重量配比，总质量份数以100份计：刚性颗粒材料1-5份，弹性颗粒材料3-7份，纤维材料1-5份，变形充填材料1-3份，快速失水材料3-7份，其余为水。中国专利文件CN109897614A提供了一种钻井液用桥接堵漏剂，包括：按重量百分比计，沙粒40-60％和填充材料40-60％；其中，沙粒的粒径为0.1-0.25mm，所述填充材料包括质量比为1：(0.8-1.2)的刚性材料和可变性材料。但是以上堵漏剂是依靠井筒液柱和地层压差作用形成的封堵层，与裂缝壁面的附着力较差，易受压力波动影响而破坏，造成复漏。

因此，亟需开发一种的承压能力强、驻留稳定性好、受压力波动影响小的新的桥接堵漏体系。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种温敏黏连型桥接堵漏体系、堵漏浆及其制备方法与应用。本发明温敏黏连型堵漏体系中含有的温敏黏连型树脂颗粒堵漏剂在低温条件下具有弹性，在高温条件下可黏连胶结形成整体；本发明的温敏黏连堵漏体系以颗粒的形式注入地层裂缝等漏失通道，通过其中的温敏黏连型树脂颗粒堵漏剂颗粒间以及温敏黏连型树脂颗粒与其他材料的黏连作用，形成整体封堵层，达到有效封堵漏失通道的目的。

术语说明：

在空气中的熔点：使用毛细管法测定热塑性树脂样品的熔点时，样品开始塌落并出现液相时为始熔，此时的温度为样品在空气中的熔点，也称为熔融温度。

在空气中的熔程：使用毛细管法测定热塑性树脂样品的熔点时，样品固体完全消失而变成液体时为全熔，全熔与始熔时的温度差，即为在空气中的熔程。

在水相中的熔点：热塑性树脂在水中开始发生熔融的温度，即始熔温度；

测试方法为：将热塑性树脂颗粒与去离子水混合后，密封于高温高压老化罐中，之后在热塑性树脂在空气中的熔点±30℃的范围内进行滚动，每个测试温度的滚动时间为1-4h，之后降至室温后取出树脂颗粒，观察其是否发生粘接现象，以降温固化后85-90％的树脂颗粒发生粘接时的测试温度为始熔温度，即树脂颗粒在水相中的熔点；降至室温固化后所有的树脂颗粒形成连续均一的整体时的测试温度为全熔温度，全熔温度与始熔温度之差，即为在水相中的熔程；所述树脂颗粒与去离子水的质量体积为1g:(5-15)mL，所述滚动测试速率为10-100rpm。所述85-90％的树脂颗粒发生粘接指的是滚动测试时树脂颗粒的表面软化，降温固化后，85-90％的树脂颗粒相互粘接在一起，粘接时，固化产物中会有孔隙，还会有颗粒状的树脂颗粒存在。

本发明的技术方案如下：

一种温敏黏连型桥接堵漏体系，包括如下质量百分比的原料组成：温敏黏连型树脂颗粒20-50％，刚性颗粒材料20-30％，弹性颗粒材料20-30％，纤维材料10-20％。

根据本发明优选的，所述温敏黏连型树脂颗粒为通过热塑性树脂基体、熔温调节剂、有机脂类熔程调节剂、改性固相填充类熔程调节剂和改性密度调节剂制备而成。

优选的，所述热塑性树脂基体为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、ABS中的一种或两种以上的组合；

进一步优选的，所述低密度聚乙烯(LDPE)为乳白色固相颗粒，密度为0.91-0.93g/cm³，在空气中的熔点为110-115℃，在空气中的熔程为5-10℃，在水相中的熔点为100-105℃，在水相中的熔程为3-8℃；所述高密度聚乙烯(HDPE)为白色固相颗粒，密度为0.94-0.96g/cm³，在空气中的熔点为126-136℃，在空气中的熔程为6-12℃，在水相中的熔点为115-120℃，在水相中的熔程为3-10℃；所述聚苯乙烯(PS)为无色透明颗粒，密度为1.04-1.06g/cm³，在空气中的熔点为155-166℃，在空气中的熔程为8-13℃，在水相中的熔点为150-155℃，在水相中的熔程为5-10℃；所述聚氯乙烯(PVC)为淡黄色半透明固相颗粒，密度为1.38g/cm³，在空气中的熔点为130-145℃，在空气中的熔程为15-25℃，在水相中的熔点为120-140℃，在水相中的熔程为10-20℃；所述聚丙烯(PP)为白色蜡状材料，密度为0.89-0.91g/cm³，在空气中的熔点为162-168℃，在空气中的熔程为10-20℃，在水相中的熔点为155-160℃，在水相中的熔程为7-15℃；所述聚酰胺(PA)为白色或淡黄色固相颗粒，密度为1.15g/cm³，在空气中的熔点为190-220℃，在空气中的熔程为10-18℃，在水相中的熔点为170-180℃，在水相中的熔程为7-15℃；所述ABS为半透明或透明颗粒，密度为1.05-1.18g/cm³，在空气中的熔点为160-170℃，在空气中的熔程为12-25℃，在水相中的熔点为150-155℃，在水相中的熔程为10-20℃。

优选的，所述熔温调节剂为邻苯二甲酸、3-苯丙酸、水杨酸、柠檬酸、咖啡酸中的一种或两种以上的组合；

优选的，所述有机脂类熔程调节剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、领苯二甲酸二异癸酯、磷酸三甲苯酯、偏苯三酸三辛酯中的一种或两种以上的组合；

优选的，所述改性固相填充类熔程调节剂为使用乙烯基三甲氧基硅烷对固相填充类熔程调节剂进行改性得到的；所述固相填充类熔程调节剂为二氧化硅、滑石粉、沸石粉、碳酸钙、热熔纤维中的一种或两种以上的组合；所述二氧化硅、滑石粉、沸石粉或碳酸钙的粒径为10nm-10μm；所述热熔纤维为热熔聚酯纤维和/或热熔聚丙烯腈纤维，所述热熔纤维的密度为1.24-1.36g/cm³，在水相中的熔点为100-235℃；

优选的，所述改性固相填充类熔程调节剂按照下述方法制备得到：

(Ⅰ)将固相填充类熔程调节剂加入有机溶剂中，超声分散均匀，得到悬浮液a；

(Ⅱ)将乙烯基三甲氧基硅烷滴加至悬浮液a中，超声分散均匀，得到悬浮液b，之后静置反应，经离心、干燥得到改性固相填充类熔程调节剂。

进一步优选的，步骤(Ⅰ)中所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、环己烷、二氯甲烷、异丙醇或乙醚；所述固相填充类熔程调节剂与有机溶剂的质量体积比为1g:(15-30)mL。

进一步优选的，步骤(Ⅰ)中所述超声分散时间为15-60min。

进一步优选的，步骤(Ⅱ)中所述乙烯基三甲氧基硅烷与悬浮液a的体积比为1:(20-40)。

进一步优选的，步骤(Ⅱ)中所述超声分散时间为5-15min。

进一步优选的，步骤(Ⅱ)中所述静置反应温度为50-90℃，反应时间为6-12h。

进一步优选的，步骤(Ⅱ)中所述真空干燥温度为40-80℃，真空干燥时间为3-12h。

优选的，所述改性密度调节剂为使用乙烯基三甲氧基硅烷对密度调节剂进行改性得到的，所述的密度调节剂为漂珠和/或重晶石，所述的密度调节剂的粒径为1-20μm；所述改性密度调节剂按照下述方法制备得到：将密度调节剂与乙烯基三甲氧基硅烷混合，超声分散均匀，静置反应，之后过滤，将所得固体真空干燥，即得到改性密度调节剂；所述密度调节剂与乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:(15-30)mL；所述反应温度为40-80℃，反应时间为2-6h；所述真空干燥温度为40-80℃，真空干燥时间为3-12h。

根据本发明优选的，所述温敏黏连型树脂颗粒按照下述方法制备得到：

(1)以热塑性树脂基体在空气中的熔点为基准，将挤出机机筒温度调整为高于树脂熔点与在空气中的熔程之和20℃；

(2)将热塑性树脂基体、熔温调节剂、改性密度调节剂混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料，所述热塑性树脂基体、熔温调节剂、改性密度调节剂的质量比为100:(5-18):(0-30)；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥后得到处理的树脂基体颗粒；

(3)以处理的树脂基体颗粒在空气和水相中熔点的平均值为基准，将挤出机机筒温度调整为高于上述平均值10-40℃；

(4)将处理的树脂基体颗粒、有机脂类熔程调节剂、改性固相填充类熔程调节剂混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥、研磨粉碎制备成固相颗粒，即为温敏黏连型树脂颗粒；所述处理的树脂基体颗粒、有机脂类熔程调节剂和改性固相填充类熔程调节剂的质量比为100:(3-18):(0.75-8)。

根据本发明，步骤(1)中所述热塑性树脂基体为两种以上热塑性树脂的混合物时，以熔点最高的热塑性树脂基体为基准。

根据本发明优选的，步骤(3)中，处理的树脂基体颗粒在空气中熔点的测定方法为现有技术；优选的，采用毛细管法测定，使用毛细管法测定处理的树脂基体颗粒样品的熔点，样品开始塌落并出现液相时为始熔，此时的温度为处理的树脂基体颗粒在空气中熔点。

根据本发明优选的，步骤(3)中，处理的树脂基体颗粒在水相中熔点的测定方法为：将处理的树脂基体颗粒与去离子水混合后，密封于高温高压老化罐中，之后在热塑性树脂基体在空气中的熔点±30℃的范围内进行滚动，每个测试温度的滚动时间为1-4h，之后降至室温后取出树脂基体颗粒，观察其是否发生粘接现象，以降温固化后85-90％的固相颗粒发生粘接时的测试温度为始熔温度，即处理的树脂基体颗粒在水相中的熔点；所述处理的树脂基体颗粒与去离子水的质量体积为1g:(5-15)mL，所述滚动测试速率为10-100rpm。所述85-90％的树脂颗粒发生粘接指的是滚动测试时树脂颗粒的表面软化，降温固化后，85-90％的树脂颗粒相互粘接在一起，粘接时，固化产物中会有孔隙，还会有颗粒状的树脂颗粒存在。

本发明的温敏黏连型树脂颗粒为通过不同类型的热塑性树脂基体与熔温调节剂、有机脂类熔程调节剂、改性固相填充类熔程调节剂、改性密度调节剂制备而成，可适用于100-240℃高温渗透性及裂缝性漏失地层的高强度堵漏。

根据本发明优选的，所述刚性颗粒材料为碳酸钙颗粒、核桃壳颗粒、果壳颗粒、方解石颗粒中的一种或两种以上的组合。

根据本发明优选的，所述弹性颗粒材料为聚合物凝胶颗粒、橡胶颗粒、沥青颗粒、弹性石墨颗粒中的一种或两种以上的组合；所述聚合物凝胶颗粒由耐高温单体或聚合物、交联剂合成的具有柔韧特性的材料，为本领域常用凝胶材料。

根据本发明优选的，所述纤维材料为聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维、聚酰胺纤维、石棉纤维、玻璃纤维中的一种或两种以上的组合；所述纤维材料的直径为60-200μm。

一种温敏黏连型桥接堵漏浆的制备方法，包括步骤如下：

将温敏黏连型树脂颗粒、刚性颗粒材料和弹性颗粒材料加入到清水或钻井液中，高速搅拌至分散均匀；之后加入纤维材料，低速搅拌至分散均匀，即得到温敏黏连型桥接堵漏浆；所述高速搅拌速率为800-1500转/分钟，优选为1000-1200转/分钟；所述低速搅拌速率为60-300转/分钟，优选为100-150转/分钟；所述温敏黏连型桥接堵漏浆中温敏黏连型桥接堵漏体系的质量浓度为10-40％；所述钻井液为水基钻井液或油基钻井液；所述钻井液的配方为现有技术。

根据本发明，所述水基钻井液的组成如下：水100份、膨润土3份、纯碱0.3份、烧碱0.4份、包被剂0.3份、聚胺抑制剂1份、氯化钾5份、降滤失剂2份、抗高温磺化材料3份、沥青防塌剂2份、润滑剂1份以及重晶石；所述油基钻井液的组成为：油水(白油:30％CaCl₂盐水体积比＝80:20)100份、化学固壁剂1-3份、乳化剂2-3份、超分子提切剂0.2-0.5份、降滤失剂1-3份、微纳米封堵剂1-3份、氧化钙1份以及重晶石。上述组成均为本领域常用材料；重晶石的加入量根据钻井液的密度进行调节。

本发明还提供了上述方法制备得到的温敏黏连型桥接堵漏浆。

本发明还提供了上述温敏黏连型桥接堵漏浆的应用，用于钻井液堵漏。

本发明还提供了一种温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分粒径的选择方法，包括步骤如下：

(一)确定与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽相比，温敏黏连型桥接堵漏体系中不同类型桥接颗粒的平均粒径范围A：

(ⅰ)温敏黏连型树脂颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.30-1.00：1；

(ⅱ)刚性颗粒材料的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.10-0.50：1；

(ⅲ)弹性颗粒材料的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.20-0.75：1；

(ⅳ)纤维材料的平均长度与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.50-2.00：1；

(二)确定与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽相比，温敏黏连型桥接堵漏体系中不同类型桥接颗粒的平均粒径范围B：

(ⅰ)温敏黏连型树脂颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.50-1.50：1；

(ⅱ)刚性颗粒材料的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.10-0.75：1；

(ⅲ)弹性颗粒材料的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.30-1.00：1；

(ⅳ)纤维材料的平均长度与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为1.00-4.00：1；

(三)计算出温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分的平均粒径范围A和平均粒径范围B的重合区间，之后计算上述重合区间的平均值，即为温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分粒径的优选值。

根据本发明，步骤(三)中所述的平均值为重合区间的最小值与最大值的平均值。

本发明的技术特点及有益效果如下：

1、本发明的温敏黏连型桥接堵漏体系含有温敏黏连型树脂颗粒，通过温敏黏连型树脂堵漏剂颗粒在地层温度条件下发生融化并具有一定黏度，使得桥接材料颗粒之间可以相互黏结增强了桥接堵漏材料的堆积体自身强度，亦可以在裂缝壁面黏结提高其在裂缝中的驻留能力，使之不易受压力波动影响，提高一次堵漏成功率并有效避免复漏，克服了常规桥接堵漏材料在裂缝中形成的堆积封堵层强度低、易受压力波动影响而导致堵漏失效的问题。

2、本发明的温敏黏连型桥接堵漏体系中包含温敏黏连型树脂颗粒、刚性颗粒材料、弹性颗粒材料和纤维材料，与单纯使用温敏黏连型树脂颗粒相比显著降低了成本，与刚性颗粒、弹性颗粒、纤维等常规桥接堵漏材料相比，增强了封堵强度及稳定性。

3、本发明的温敏黏连型桥接堵漏体系中的温敏黏连型树脂颗粒以热塑性树脂为基体，优化了熔程调节剂、熔温调节剂、密度调节剂的类型及浓度，与原始热塑性树脂材料相比，本发明的温敏黏连型树脂堵漏剂可以改变原始树脂基体的性质；由于熔温调节剂的加入，本发明的温敏黏连型树脂堵漏剂在水相的熔融温度(熔点)更加稳定并可调，使用时可与地层温度更加匹配；由于熔程调节剂的加入，本发明的温敏黏连型树脂颗粒在水相的熔程范围更宽，可以实现原始热塑性树脂材料无法达到的在较宽高温范围内由外至内缓慢熔融，即提高了颗粒间黏结力，又保持了封堵强度，同时改性固相填充类熔程调节剂的加入提高了温敏黏连型树脂颗粒自身的强度以及抗温性能；由于改性密度调节剂的加入，本发明的温敏黏连型树脂堵漏剂可以在不同密度的钻井液中使用。因此，本发明的温敏黏连型树脂颗粒与原始树脂基体相比，由于熔温、熔程可调而对温度适用范围广，密度可调而对钻井液密度适用范围广。

4、使用常规桥接堵漏材料封堵裂缝漏失通道时，需要严格计算尤其是各组分颗粒的粒径，使之与裂缝尺度相匹配。本发明提供的一种温敏黏连型桥接堵漏浆中各组分粒径的优选原则，可为现场技术人员快速确定堵漏浆的组分粒径提供依据。

5、本发明温敏黏连型桥接堵漏浆配制过程简单，便于现场配注。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中所用原料均为常规原料，可市购获得；所述方法如无特殊说明均为现有技术。

实施例中所用纤维材料聚酰胺纤维的直径为180μm。

所用聚酰胺的密度为1.15g/cm³，在空气中的熔点为205℃，在空气中的熔程为12℃，在水相中的熔点为175℃、在水相中的熔程为10℃；

聚苯乙烯的密度为1.05g/cm³，在空气中的熔点为160℃，在空气中的熔程为12℃，在水相中的熔点为152℃、在水相中的熔程为8℃。

实施例1

一种温敏黏连型桥接堵漏体系，包括如下质量百分比的原料组成：温敏黏连型树脂颗粒40％，刚性颗粒材料25％，弹性颗粒材料25％，纤维材料10％；

其中，所述刚性颗粒材料为核桃壳颗粒；所述弹性颗粒材料为橡胶颗粒；所述纤维材料为聚酰胺纤维；

所述温敏黏连型树脂颗粒按照下述方法制备得到：

(1)改性固相填充类熔程调节剂的制备

将25g烘干的二氧化硅(粒径为90nm)加入500mL二氯甲烷中，超声分散30min，得到悬浮液a；将20mL乙烯基三甲氧基硅烷滴加至悬浮液a中，滴加时间为30min，超声分散10min，得到悬浮液b，之后在70℃下静置反应8h，离心，将离心所得固体在50℃下真空干燥6h，得到改性固相填充类熔程调节剂；

(2)改性密度调节剂的制备

将5g烘干的重晶石(粒径为15μm)与100mL乙烯基三甲氧基硅烷混合，超声分散均匀，之后在60℃下静置反应4h，过滤，将所得固体在50℃下真空干燥6h，即得到改性密度调节剂；

(3)温敏黏连型树脂颗粒的制备

ⅰ.以热塑性树脂基体聚酰胺在空气中的熔点(205℃)为基准，将挤出机机筒温度调整为高于树脂熔点与在空气中的熔程之和20℃，即237℃；

ⅱ.将热塑性树脂基体聚酰胺、熔温调节剂邻苯二甲酸、改性密度调节剂按照质量比100:13:15的比例混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥后得到处理的树脂基体颗粒；

ⅲ.测试处理的树脂基体颗粒在空气中的熔点和在水相中的熔点：

在空气中的熔点的测定：使用毛细管法测定处理的树脂基体在空气中的熔点为202℃；

在水相中的熔点的测定：

将处理的树脂基体颗粒与去离子水按照质量体积比1g:10mL的比例混合后，密封于高温高压老化罐中，之后在172～232℃的范围内，以60rpm的滚动测试速率进行滚动测试，每个测试温度的滚动时间为2h，之后降至室温取出树脂基体颗粒，观察其是否发生粘接现象，降温固化后85-90％的固相颗粒发生粘接时的测试温度为处理的树脂基体颗粒在水相中的熔点，即178℃；

ⅳ.以处理的树脂基体颗粒的空气和水相中熔融温度的平均值(190℃)为基准，将挤出机机筒温度调整为230℃；

ⅴ.将处理的树脂基体颗粒、有机脂类熔程调节剂邻苯二甲酸二异癸酯、改性固相填充类熔程调节剂按照质量比100:7:4的比例混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却经过切粒机切粒、干燥、研磨粉碎得到固相颗粒材料，即得到所需的温敏黏连型树脂颗粒；所得温敏黏连型树脂颗粒在水相中的熔点为178℃，在水相中的熔程为23℃。

实施例2

一种温敏黏连型桥接堵漏体系，包括如下质量百分比的原料组成：温敏黏连型树脂颗粒40％，刚性颗粒材料25％，弹性颗粒材料25％，纤维材料10％；

其中，所述刚性颗粒材料为核桃壳颗粒；所述弹性颗粒材料为橡胶颗粒；所述纤维材料为聚酰胺纤维；

所述温敏黏连型树脂颗粒的制备方法如下：

(1)改性固相填充类熔程调节剂的制备：

将25g烘干的沸石粉(粒径为10μm)加入500mL二氯甲烷中，超声分散30min，得到悬浮液a；将20mL乙烯基三甲氧基硅烷滴加至悬浮液a中，滴加时间为30min，超声分散10min，得到悬浮液b，之后在70℃下静置反应8h，离心，将离心所得固体在50℃下真空干燥6h，得到改性固相填充类熔程调节剂；

(2)改性密度调节剂的制备

将5g烘干的重晶石(粒径为15μm)与100mL乙烯基三甲氧基硅烷混合，超声分散均匀，之后在60℃下静置反应4h，过滤，将所得固体在50℃下真空干燥6h，即得到改性密度调节剂。

(3)温敏黏连型树脂颗粒的制备

ⅰ.以热塑性树脂基体聚苯乙烯在空气中的熔点(160℃)为基准，将挤出机机筒温度调整为高于树脂熔点与在空气中的熔程之和20℃，即192℃；

ⅱ.将热塑性树脂基体聚苯乙烯、熔温调节剂(邻苯二甲酸和3-苯丙酸的混合物，其中邻苯二甲酸和3-苯丙酸的质量比1:2)、改性密度调节剂按照质量比100:14:20的比例混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥后得到处理的树脂基体颗粒；

ⅲ.测试处理的树脂基体颗粒在空气中的熔点和在水相中的熔点：

在空气中的熔点的测定：使用毛细管法测定处理的树脂基体在空气中的熔点为158℃；

在水相中的熔点的测试方法如实施例1所述，为148℃；

ⅳ.以处理的树脂基体颗粒的空气和水相中熔融温度的平均值(153℃)为基准，将挤出机机筒温度调整为193℃；

ⅴ.将处理的树脂基体颗粒、有机脂类熔程调节剂邻苯二甲酸二丁酯、改性固相填充类熔程调节剂按照质量比100:5:4的比例混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却经过切粒机切粒、干燥、研磨粉碎得到固相颗粒材料，即得到所需的温敏黏连型树脂颗粒；所得温敏黏连型树脂颗粒在水相中的熔点为148℃，在水相中的熔程为25℃。

对比例1

一种桥接堵漏体系如实施例1所述，所不同的是：不含有温敏黏连型树脂颗粒；所述刚性颗粒材料、弹性颗粒材料、纤维材料的质量比为2.5:2.5:1。

对比例2

一种桥接堵漏体系如实施例1所述，所不同的是：将温敏黏连型树脂颗粒替换为聚酰胺。

对比例3

一种桥接堵漏体系如实施例1所述，所不同的是：温敏黏连型树脂颗粒的制备中，不加入熔温调节剂，所述温敏黏连型树脂颗粒制备方法如下：

(1)改性固相填充类熔程调节剂的制备如实施例1所述。

(2)改性密度调节剂的制备如实施例1所述。

(3)温敏黏连型树脂颗粒的制备

ⅰ.以热塑性树脂基体聚酰胺在空气和水相中熔点的平均值，即190℃为基准，将挤出机机筒温度调整为210℃；

ⅱ.将热塑性树脂基体聚酰胺颗粒、改性密度调节剂、有机脂类熔程调节剂邻苯二甲酸二异癸酯、改性固相填充类熔程调节剂按照质量比100:15:7:4的比例混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥、研磨粉碎制备成固相颗粒材料，得到温敏黏连型树脂颗粒，所得温敏黏连型树脂颗粒在水相中的熔点为177℃、在水相中的熔程为19℃。

对比例4

一种桥接堵漏体系如实施例1所述，所不同的是：温敏黏连型树脂颗粒的制备中，不加入有机脂类熔程调节剂，所得温敏黏连型树脂颗粒在水相中的熔点为178℃、在水相中的熔程为15℃。

对比例5

一种桥接堵漏体系如实施例1所述，所不同的是：温敏黏连型树脂颗粒的制备中，不加入改性固相填充类熔程调节剂，所得温敏黏连型树脂颗粒在水相中的熔点为178℃、在水相中的熔程为14℃。

对比例6

一种桥接堵漏体系如实施例1所述，所不同的是：温敏黏连型树脂颗粒的制备中，不加入有机脂类熔程调节剂和改性固相填充类熔程调节剂，所述温敏黏连型树脂颗粒的制备方法如下：

(1)改性固相填充类熔程调节剂的制备如实施例1所述。

(2)改性密度调节剂的制备如实施例1所述。

(3)温敏黏连型树脂颗粒的制备

ⅰ.以热塑性树脂基体聚酰胺在空气中的熔点(205℃)为基准，将挤出机机筒温度调整为高于树脂熔点与在空气中的熔程之和20℃，即237℃；

ⅱ.将热塑性树脂基体聚酰胺、熔温调节剂邻苯二甲酸、改性密度调节剂按照质量比100:13:15的比例混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥后得到温敏黏连型树脂颗粒，所得温敏黏连型树脂颗粒在水相中的熔点为178℃、在水相中的熔程为10℃。

对比例7

一种桥接堵漏体系如实施例1所述，所不同的是：温敏黏连型树脂颗粒的制备中使用的密度调节剂为重晶石，未经改性处理。

试验例

将实施例1-2和对比例1-7的桥接堵漏体系进行裂缝封堵性能的测试。采用高温高压裂缝岩心流动装置测试桥接堵漏浆对裂缝的封堵性质，所用裂缝岩心的尺寸为：直径3.8cm，长度10cm，楔形裂缝贯穿岩心，入口缝宽7mm、出口缝宽5mm。

一、桥接堵漏浆的制备：

(1)桥接堵漏体系中各组分的粒径的优选值按照下述方法计算：

(一)确定与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽相比，桥接堵漏体系中不同类型桥接颗粒的平均粒径范围A：温敏黏连型树脂颗粒的平均粒径范围A为2.1-7mm；刚性颗粒材料的平均粒径范围A为0.7-3.5mm；弹性颗粒材料的平均粒径范围A为1.4-5.25mm；纤维材料的平均长度范围A为3.5-14mm。

(二)确定与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽相比，桥接堵漏体系中不同类型桥接颗粒的平均粒径范围B：

温敏黏连型树脂颗粒的平均粒径范围B为2.5-7.5mm；刚性颗粒材料的平均粒径范围B为0.5-3.75mm；弹性颗粒材料的平均粒径范围B为1.5-5mm；纤维材料的平均长度范围B为5-20mm。

(三)计算出中不同类型桥接颗粒的平均粒径范围A和平均粒径范围B的重合区间：温敏黏连型树脂颗粒为2.5-7mm，刚性颗粒材料为0.7-3.5mm，弹性颗粒材料为1.5-5mm，纤维材料为5-14mm；计算其平均值分别为4.75mm、2.10mm、3.25mm、9.50mm，如表1所示。

表1桥接堵漏体系中各组分的优选粒径

(2)桥接堵漏浆的制备

分别将实施例1-2以及对比例1-7的桥接堵漏体系加入水基钻井液中得到，以桥接堵漏浆的总重量为基准，所述的桥接堵漏体系的质量浓度为40wt％。

其中，所述的水基钻井液的组成为：水100份、膨润土3份、纯碱0.3份、烧碱0.4份、包被剂0.3份、聚胺抑制剂1份、氯化钾5份、降滤失剂2份、抗高温磺化材料3份、沥青防塌剂2份、润滑剂1份、重晶石20份，水基钻井液密度为1.25g/cm³，所用材料均为本领域常用材料。

其具体的制备方法为：

将桥接堵漏体系中除纤维材料以外的其他材料加入到水基钻井液中，以1000转/分钟的速率高速搅拌至分散均匀；而后加入纤维材料，以120转/分钟的速率低速搅拌至均匀，即得到桥接堵漏浆。

按照上述方法，分别将实施例1-2以及对比例1-7的桥接堵漏体系加入水基钻井液中，分别得到桥接堵漏浆A、B、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7。

二、封堵性能的测试：

测试步骤如下：将裂缝岩心放置于岩心夹持器中，加环压至3MPa；将制备好的桥接堵漏浆加入到中间容器中并密封盖好；设置不同高温测试条件；使用大排量平流泵通过六通阀向中间容器注水，之后推动中间容器中的活塞向上运动，使堵漏浆进入岩心夹持器中的裂缝岩心中；注入过程实时记录注入压力变化以及漏失量，堵漏剂未填满裂缝模型时出口漏失量较大，随着越来越多的颗粒在裂缝模型中堆积黏连，滤失量逐渐减小至0，然后继续推进，压力逐渐增大，直至再次漏失时注入压力达到的最高值即为本发明中桥接堵漏浆在特定温度条件下对裂缝的最高承压封堵能力。

根据温敏黏连型桥接堵漏体系中所用热塑性树脂基体在水相中的熔点及熔程的不同，设置了不同高温条件考察堵漏剂对裂缝的最高承压封堵能力：

(1)温敏黏连型桥接堵漏浆A对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为180、190和200℃。

(2)温敏黏连型桥接堵漏浆B对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为150、160和170℃。

(3)桥接堵漏浆A1对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为180、190和200℃。

(4)桥接堵漏浆A2对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为180、190和200℃。

(5)桥接堵漏浆A3对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为180、190和200℃。

(6)桥接堵漏浆A4对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为180、190和200℃。

(7)桥接堵漏浆A5对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为180、190和200℃。

(8)桥接堵漏浆A6对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为180、190和200℃。

(9)桥接堵漏浆A7对裂缝的最高承压封堵能力的测试温度为180、190和200℃。

不同桥接堵漏浆对裂缝的最高承压封堵能力如表1所示。

表1不同桥接堵漏浆对裂缝的最高承压封堵能力

由表1中数据可知，包含本发明实施例制备的温敏黏连型堵漏体系的桥接堵漏浆A、B对于裂缝具有优异的封堵效果；并且包含本发明实施例的温敏黏连型堵漏体系的桥接堵漏浆的可适用熔程范围由原来的不超过10℃均扩展至20℃以上，并且具有较高的封堵强度。

对比实施例1和对比例1可以看出，当堵漏体系中未加入温敏黏连型树脂颗粒，仅仅使用传统的常规颗粒类堵漏材料，所得堵漏浆的封堵效果较差，这是因为常规颗粒类堵漏材料主要依靠压力作用在钻井液漏失通道内堆积形成封堵，但是封堵层易受钻井液柱压力波动影响而溃散，而本发明实施例1的堵漏体系中加入了温敏黏连型树脂颗粒，所得堵漏浆封堵裂缝时，通过温敏黏连型树脂堵漏剂颗粒在一定温度条件下发生融化并具有一定黏度，使得桥接材料颗粒之间可以相互黏结增强了桥接堵漏材料的堆积体自身强度，亦可以在裂缝壁面黏结提高其在裂缝中的驻留能力，使之不易受压力波动影响。

由对比例1-7的温敏黏连型桥接堵漏体系制备得到的温敏黏连型桥接堵漏浆(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7)与温敏黏连型桥接堵漏浆A相比，温度使用范围明显变窄，且裂缝封堵强度较差。这是因为当不使用温敏黏连树脂堵漏的时候，配制的堵漏浆(A1)不具备黏连特性，在裂缝中难以形成强黏结封堵层，驻留能力弱，承压能力低；当不使用熔温调节剂和或熔程调节剂时候，制备的温敏黏连树脂堵漏剂熔点变化小、熔程较短，配制的堵漏浆(A2、A3、A4、A5、A6)适用宽高温范围窄，高温完全熔融后承压能力降低；当使用的密度调节剂未经过表面改性时候，密度调节剂粒子与树脂堵漏剂之间的附着结合度差，自身强度低，堵漏浆(A7)对裂缝的封堵效果差。

Claims (10)

1.一种温敏黏连型桥接堵漏体系，其特征在于，包括如下质量百分比的原料组成：温敏黏连型树脂颗粒20-50％，刚性颗粒材料20-30％，弹性颗粒材料20-30％，纤维材料10-20％；

所述温敏黏连型树脂颗粒为通过热塑性树脂基体、熔温调节剂、有机脂类熔程调节剂、改性固相填充类熔程调节剂和改性密度调节剂制备而成。

2.根据权利要求1所述的温敏黏连型桥接堵漏体系，其特征在于，所述热塑性树脂基体为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、ABS中的一种或两种以上的组合；

所述熔温调节剂为邻苯二甲酸、3-苯丙酸、水杨酸、柠檬酸、咖啡酸中的一种或两种以上的组合；

所述有机脂类熔程调节剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、领苯二甲酸二异癸酯、磷酸三甲苯酯、偏苯三酸三辛酯中的一种或两种以上的组合；

所述改性固相填充类熔程调节剂为使用乙烯基三甲氧基硅烷对固相填充类熔程调节剂进行改性得到的；所述固相填充类熔程调节剂为二氧化硅、滑石粉、沸石粉、碳酸钙、热熔纤维中的一种或两种以上的组合；所述二氧化硅、滑石粉、沸石粉或碳酸钙的粒径为10nm-10μm；所述热熔纤维为热熔聚酯纤维和/或热熔聚丙烯腈纤维，所述热熔纤维的密度为1.24-1.36g/cm³，在水相中的熔点为100-235℃；

所述改性密度调节剂为使用乙烯基三甲氧基硅烷对密度调节剂进行改性得到的，所述的密度调节剂为漂珠和/或重晶石，所述的密度调节剂的粒径为1-20μm。

3.根据权利要求2所述的温敏黏连型桥接堵漏体系，其特征在于，所述改性固相填充类熔程调节剂按照下述方法制备得到：

(Ⅰ)将固相填充类熔程调节剂加入有机溶剂中，超声分散均匀，得到悬浮液a；

(Ⅱ)将乙烯基三甲氧基硅烷滴加至悬浮液a中，超声分散均匀，得到悬浮液b，之后静置反应，经离心、干燥得到改性固相填充类熔程调节剂；

优选的，步骤(Ⅰ)中所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、环己烷、二氯甲烷、异丙醇或乙醚；所述固相填充类熔程调节剂与有机溶剂的质量体积比为1g:(15-30)mL；步骤(Ⅰ)中所述超声分散时间为15-60min；

优选的，步骤(Ⅱ)中所述乙烯基三甲氧基硅烷与悬浮液a的体积比为1:(20-40)，所述超声分散时间为5-15min；所述静置反应温度为50-90℃，反应时间为6-12h；所述真空干燥温度为40-80℃，真空干燥时间为3-12h。

4.根据权利要求2所述的温敏黏连型桥接堵漏体系，其特征在于，所述改性密度调节剂按照下述方法制备得到：将密度调节剂与乙烯基三甲氧基硅烷混合，超声分散均匀，静置反应，之后过滤，将所得固体真空干燥，即得到改性密度调节剂；所述密度调节剂与乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:(15-30)mL；所述反应温度为40-80℃，反应时间为2-6h；所述真空干燥温度为40-80℃，真空干燥时间为3-12h。

5.根据权利要求1所述的温敏黏连型桥接堵漏体系，其特征在于，所述温敏黏连型树脂颗粒按照下述方法制备得到：

(1)以热塑性树脂基体在空气中的熔点为基准，将挤出机机筒温度调整为高于树脂熔点与在空气中的熔程之和20℃；

(2)将热塑性树脂基体、熔温调节剂、改性密度调节剂混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料，所述热塑性树脂基体、熔温调节剂、改性密度调节剂的质量比为100:(5-18):(0-30)；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥后得到处理的树脂基体颗粒；

(3)以处理的树脂基体颗粒在空气和水相中熔点的平均值为基准，将挤出机机筒温度调整为高于上述平均值10-40℃；

(4)将处理的树脂基体颗粒、有机脂类熔程调节剂、改性固相填充类熔程调节剂混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥、研磨粉碎制备成固相颗粒，即为温敏黏连型树脂堵漏剂；所述处理的树脂基体颗粒、有机脂类熔程调节剂和改性固相填充类熔程调节剂的质量比为100:(3-18):(0.75-8)。

6.根据权利要求1所述的温敏黏连型桥接堵漏体系，其特征在于，所述刚性颗粒材料为碳酸钙颗粒、核桃壳颗粒、果壳颗粒、方解石颗粒中的一种或两种以上的组合；

所述弹性颗粒材料为聚合物凝胶颗粒、橡胶颗粒、沥青颗粒、弹性石墨颗粒中的一种或两种以上的组合；

所述纤维材料为聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维、聚酰胺纤维、石棉纤维、玻璃纤维中的一种或两种以上的组合；所述纤维材料的直径为60-200μm。

7.一种温敏黏连型桥接堵漏浆的制备方法，所述堵漏浆中包括权利要求1-6中任一项所述的温敏黏连型桥接堵漏体系，其制备方法包括步骤如下：

将温敏黏连型树脂颗粒、刚性颗粒材料和弹性颗粒材料加入到清水或钻井液中，高速搅拌至分散均匀；而后加入纤维材料，低速搅拌至分散均匀，即得到温敏黏连型桥接堵漏浆；所述高速搅拌速率为800-1500转/分钟，优选为1000-1200转/分钟；所述低速搅拌速率为60-300转/分钟，优选为100-150转/分钟；所述温敏黏连型桥接堵漏浆中温敏黏连型桥接堵漏体系的质量浓度为10-40％；所述钻井液为水基钻井液或油基钻井液。

8.一种由权利要求7所述方法制备得到的温敏黏连型桥接堵漏浆。

9.权利要求8所述温敏黏连型桥接堵漏浆的应用，用于钻井液堵漏。

10.一种温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分粒径的选择方法，包括步骤如下：

(一)确定与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽相比，温敏黏连型桥接堵漏体系中不同类型桥接颗粒的平均粒径范围A：

(ⅰ)温敏黏连型树脂颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.30-1.00：1；

(ⅱ)刚性颗粒材料的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.10-0.50：1；

(ⅲ)弹性颗粒材料的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.20-0.75：1；

(ⅳ)纤维材料的平均长度与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.50-2.00：1；

(二)确定与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽相比，温敏黏连型桥接堵漏体系中不同类型桥接颗粒的平均粒径范围B：

(ⅰ)温敏黏连型树脂颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.50-1.50：1；

(ⅱ)刚性颗粒材料的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.10-0.75：1；

(ⅲ)弹性颗粒材料的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.30-1.00：1；

(ⅳ)纤维材料的平均长度与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为1.00-4.00：1；

(三)计算出温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分的平均粒径范围A和平均粒径范围B的重合区间，之后计算上述重合区间的平均值，即为温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分粒径的优选值。