CN114958323A - 一种用于储层堵漏的自降解凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于储层堵漏的自降解凝胶及其制备方法，属于石油钻井工程技术领域。本发明提供了一种用于储层堵漏的自降解凝胶，由包括以下质量份数的组分制得：水相100份；凝胶剂4～7份；预交联剂0.5～2份；凝胶固化剂5～10份和自降解剂0.5～2份。本发明的用于储层堵漏的自降解凝胶具备两种凝胶状态，可分为交联阶段和固化阶段，在入井时有一定弱凝胶结构，可抵抗井筒和地层流体污染，保持凝胶状态，进入裂缝后经过一段时间固化，形成具有强度的凝胶，抵抗地层压差，阻止漏失的发生，并在一定时间后自然降解，以便储层的保护。

Description

一种用于储层堵漏的自降解凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井工程技术领域，尤其涉及一种用于储层堵漏的自降解凝胶及其制备方法。
背景技术
钻井漏失是钻井过程中的重难点问题，为解决钻井漏失的难题，国内外研究人员开发了各种堵漏配方及工艺，包括桥浆堵漏、高滤失堵漏、自胶结堵漏、凝胶堵漏等，各种堵漏方法均有其适用条件，对于储层而言，一旦发生漏失，则会导致大量钻井液进入储层，其携带的固相物质会封堵储层孔隙，对储层造成伤害，从而大大影响后期油气开采的效率。因此，储层堵漏会额外强调保护储层，凝胶类堵漏材料则较为适用于储层堵漏。
用于储层堵漏的凝胶有交联型与非交联型的，它们都有其各自的特点和适用范围。中国专利CN102358771A公开了一种抗温、无交联、可降解的凝胶堵漏剂及其制备方法，堵剂均为水溶性材料，溶解后形成剪切稀释性很好的结构型凝胶，降解后无不溶物，对储层无伤害，50℃下，用布氏粘度计DV-III测得2.0％凝胶堵漏剂粘度34000mPa·s。此类凝胶对于渗漏型地层具有一定封堵作用，通常承压能力较低；中国专利CN113549434A公开了一种保护储层的抗高温可降解凝胶堵漏体系，该凝胶由乙烯基聚合单体8～25％，超交联耐温聚合物0.4～1.2％，有机交联剂0.3～1％，第一引发剂0.05～0.4％，高温稳定剂1～7％，纤维增韧剂0.5～5％和水构成，具备高成胶强度和优异黏弹性能，能够在超高温漏失地层快速交联固化，有效封堵不同孔隙和缝洞，并且成胶后所得凝胶体系易于在较短时间内破胶，保护储层。此类凝胶是在一定温度下，通过化学反应从较稀的液体状态转变为较稠的凝胶状态，在地层环境下极易受到地层流体污染，对凝胶性能造成影响，导致堵漏的失败。
即现有技术中的堵漏凝胶均存在一定的缺点和不足：
1)无交联类的凝胶强度较低，不能很好的应对裂缝型的地层漏失；
2)温敏型反应固化型的凝胶，成胶固化前较稀，表观黏度仅4500mPa·s，难以抵抗井筒和地层流体的污染。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于储层堵漏的自降解凝胶及其制备方法。本发明的自降解凝胶具备两种凝胶状态，在入井时有一定弱凝胶结构，保持凝胶状态，进入裂缝后经过一段时间固化，形成具有强度的凝胶，抵抗地层压差，阻止漏失的发生，并在一定时间后自然降解，形成对储层的保护。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于储层堵漏的自降解凝胶，由包括以下质量份数的组分制得：
水相100份；凝胶剂4～7份；预交联剂0.5～2份；凝胶固化剂5～10份和自降解剂0.5～2份。
优选地，所述的自降解凝胶由包括以下质量份数的组分制得：
水相100份；凝胶剂5～7份；预交联剂0.5～1份；凝胶固化剂7～10份和自降解剂0.5～2份。
优选地，所述凝胶剂包括以下质量份数的组分：40～60份聚丙烯酰胺，10～30份木薯淀粉，5～10份魔芋胶和10～20份聚乙烯醇。
优选地，所述预交联剂由5质量份四硼酸钠与95质量份水混合制得。
优选地，所述凝胶固化剂包括乙酸铬。
优选地，所述自降解剂包括纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶中的一种或多种。
优选地，所述自降解剂包括纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶，所述纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶的质量比为1:1:1:1。
优选地，所述水相为淡水。
本发明还如提供了上述技术方案用于储层堵漏的自降解凝胶的制备方法，包括以下步骤：
依次将所述水相、凝胶剂、自降解剂、凝胶固化剂和预交联剂混合，得到所述自降解凝胶。
优选地，所述凝胶剂、自降解剂和凝胶固化剂加入时的转速为4000～6000转/min，所述预交联剂加入时的转速为500～1000转/min。
本发明提供了一种用于储层堵漏的自降解凝胶，由包括以下质量份数的组分制得：水相100份；凝胶剂4～7份；预交联剂0.5～2份；凝胶固化剂5～10份和自降解剂0.5～2份。
本发明具有如下有益效果：
本发明配方简单，所用到的化学药品安全性高；
本发明的用于储层的自降解凝胶，初始状态为弱凝胶状态，黏度达35000mPa·s以上，预交联剂与凝胶体系在常温下初步进行交联反应，使凝胶具有结构强度，具有较强的抗污染能力；
本发明的用于储层堵漏的自降解凝胶，在50～120℃井下温度及储层温度)下进一步发生固化反应(固化反应是凝胶固化剂与凝胶基液发生的化学反应)，形成具有一定强度的凝胶，可有效提高堵漏承压能力；
本发明的用于储层堵漏的自降解凝胶，在地层内经过一段时间后会自行降解(凝胶剂本身可以自降解，自降解剂加快降解速度)，从而达到保护储层的目的；
本发明的用于储层堵漏的自降解凝胶具备两种凝胶状态，可分为交联阶段和固化阶段，在入井时有一定弱凝胶结构，可抵抗井筒和地层流体污染，保持凝胶状态，进入裂缝后经过一段时间固化，形成具有强度的凝胶，抵抗地层压差，阻止漏失的发生，并在一定时间后自然降解，以便储层的保护。
附图说明
图1为实施例3制备的自降解用于裂缝封堵过程的实物图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于储层堵漏的自降解凝胶，由包括以下质量份数的组分制得：
水相100份；凝胶剂4～7份；预交联剂0.5～2份；凝胶固化剂5～10份和自降解剂0.5～2份。
在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
在本发明中，所述的自降解凝胶优选由包括以下质量份数的组分制得：
水相100份；凝胶剂5～7份；预交联剂0.5～1份；凝胶固化剂7～10份和自降解剂0.5～2份。
在本发明的具体实施例中，所述自降解凝胶优选由包括以下质量份数的组分制得：水相100份；凝胶剂4份；预交联剂0.5份；凝胶固化剂5份和自降解剂0.5份或
水相100份；凝胶剂7份；预交联剂0.5份；凝胶固化剂10份和自降解剂0.5份或
水相100份；凝胶剂4份；预交联剂2份；凝胶固化剂5份和自降解剂0.5份或
水相100份；凝胶剂5份；预交联剂7份；凝胶固化剂7份和自降解剂7份。
在本发明中，所述凝胶剂优选包括以下质量份数的组分：40～60份聚丙烯酰胺，10～30份木薯淀粉，5～10份魔芋胶和10～20份聚乙烯醇。
在本发明的具体实施例中，所述凝胶剂为50份聚丙烯酰胺、30份木薯淀粉、5份魔芋胶、15份聚乙烯醇复配而成或
55份聚丙烯酰胺、25份木薯淀粉、5份魔芋胶、15份聚乙烯醇复配而成或
60份聚丙烯酰胺、10份木薯淀粉、10份魔芋胶、20份聚乙烯醇复配而成或
40份聚丙烯酰胺、30份木薯淀粉、10份魔芋胶、20份聚乙烯醇复配而成。
在本发明中，所述预交联剂优选由5质量份四硼酸钠与95质量份水混合制得。
在本发明中，所述凝胶固化剂优选包括乙酸铬。
在本发明中，所述自降解剂优选包括纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶中的一种或多种，当所述自降解剂优选包括纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶时，所述纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶的质量比优选为1:1:1:1。
在本发明中，所述水相优选为淡水。
本发明还如提供了上述技术方案用于储层堵漏的自降解凝胶的制备方法，包括以下步骤：
依次将所述水相、凝胶剂、自降解剂、凝胶固化剂和预交联剂混合，得到所述自降解凝胶。
在本发明中，所述凝胶剂、自降解剂和凝胶固化剂加入时的转速优选为4000～6000转/min，所述预交联剂加入时的转速优选为500～1000转/min。
在本发明的具体实施例中，所述制备方法具体为以下步骤：
取所述水相，在4000～6000转/min搅拌条件下，加入所述凝胶剂，搅拌20～30min，再加入所述自降解剂，搅拌10～15min，再加入所述凝胶固化剂，搅拌10～15min，然后转速降至500～1000转/min，加入所述预交联剂，搅拌2～5min，得到所述自降解凝胶。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的用于储层堵漏的自降解凝胶及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
100份水相，4份凝胶剂，0.5份预交联剂，5份凝胶固化剂，0.5份自降解剂。
凝胶剂为40份聚丙烯酰胺、30份木薯淀粉、10份魔芋胶、20份聚乙烯醇复配而成；预交联剂为5份四硼酸钠与95份水混合后的溶液；凝胶固化剂为乙酸铬；自降解剂为25份纤维素酶、25份脂肪酶、25份蛋白酶、25份生物酶复配而成。
实施例2
100份水相，4份凝胶剂，0.5份预交联剂，5份凝胶固化剂，0.5份自降解剂。
凝胶剂为60份聚丙烯酰胺、10份木薯淀粉、10份魔芋胶、20份聚乙烯醇复配而成；预交联剂为5份四硼酸钠与95份水混合后的溶液；凝胶固化剂为乙酸铬；自降解剂为25份纤维素酶、25份脂肪酶、25份蛋白酶、25份生物酶复配而成。
实施例3
100份水相，7份凝胶剂，0.5份预交联剂，10份凝胶固化剂，0.5份自降解剂。
凝胶剂为60份聚丙烯酰胺、10份木薯淀粉、10份魔芋胶、20份聚乙烯醇复配而成；预交联剂为5份四硼酸钠与95份水混合后的溶液；凝胶固化剂为乙酸铬；自降解剂为20份纤维素酶、10份脂肪酶、20份蛋白酶、50份生物酶复配而成。
实施例4
100份水相，7份凝胶剂，0.5份预交联剂，10份凝胶固化剂，2份自降解剂。
凝胶剂为55份聚丙烯酰胺、25份木薯淀粉、5份魔芋胶、15份聚乙烯醇复配而成；预交联剂为5份四硼酸钠与95份水混合后的溶液；凝胶固化剂为乙酸铬；自降解剂为25份纤维素酶、25份脂肪酶、25份蛋白酶、25份生物酶复配而成。
实施例5
100份水相，4份凝胶剂，2份预交联剂，5份凝胶固化剂，0.5份自降解剂。
凝胶剂为55份聚丙烯酰胺、25份木薯淀粉、5份魔芋胶、15份聚乙烯醇复配而成；预交联剂为5份四硼酸钠与95份水混合后的溶液；凝胶固化剂为乙酸铬；自降解剂为25份纤维素酶、25份脂肪酶、25份蛋白酶、25份生物酶复配而成。
实施例6
100份水相，5份凝胶剂，1份预交联剂，7份凝胶固化剂，1份自降解剂。
凝胶剂为50份聚丙烯酰胺、30份木薯淀粉、5份魔芋胶、15份聚乙烯醇复配而成；预交联剂为5份四硼酸钠与95份水混合后的溶液；凝胶固化剂为乙酸铬；自降解剂为25份纤维素酶、25份脂肪酶、25份蛋白酶、25份生物酶复配而成。
实施例1～6的自降解凝胶的制备方法：
取水相，在6000转/min搅拌条件下，加入凝胶剂，搅拌30min，再加入自降解剂，搅拌15min，再加入凝胶固化剂，搅拌15min，然后转速降至1000转/min，加入预交联剂，搅拌5min，得到自降解凝胶。
图1为实施例3制备的自降解用于裂缝封堵过程的实物图。
对实施例1～6制得的自降解凝胶进行凝胶的黏度、凝胶强度、10mm天然裂缝封堵能力，并测试降解率达到90％所需时间，结果如表1所示。通过各实施例的对比可以看出，在体系配方中，聚丙烯酰胺含量越高时，预交联的黏度越高，且强度也越高，同时预交联的黏度也与预交联剂的加量成正比；凝胶固化后的强度与聚丙烯酰胺和木薯淀粉的加量呈正比，也与凝胶固化剂的加量呈正比，裂缝的封堵能力会随着凝胶强度的增加而增加；降解时间则与不同种类酶的含量及自降解剂总量有关，生物酶对于聚丙烯酰胺含量较高的配方降解效果会跟明显；实施例3和实施例4更为适合现场实际应用。
表1自降解凝胶的各项性能
Figure BDA0003662843160000071
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于储层堵漏的自降解凝胶，其特征在于，由包括以下质量份数的组分制得：
水相100份；凝胶剂4～7份；预交联剂0.5～2份；凝胶固化剂5～10份和自降解剂0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的自降解凝胶，其特征在于，由包括以下质量份数的组分制得：
水相100份；凝胶剂5～7份；预交联剂0.5～1份；凝胶固化剂7～10份和自降解剂0.5～2份。
3.根据权利要求1或2所述的自降解凝胶，其特征在于，所述凝胶剂包括以下质量份数的组分：40～60份聚丙烯酰胺，10～30份木薯淀粉，5～10份魔芋胶和10～20份聚乙烯醇。
4.根据权利要求1或2所述的自降解凝胶，其特征在于，所述预交联剂由5质量份四硼酸钠与95质量份水混合制得。
5.根据权利要求1或2所述的自降解凝胶，其特征在于，所述凝胶固化剂包括乙酸铬。
6.根据权利要求1或2所述的自降解凝胶，其特征在于，所述自降解剂包括纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的自降解凝胶，其特征在于，所述自降解剂包括纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶，所述纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶和生物酶的质量比为1:1:1:1。
8.根据权利要求1或2所述的自降解凝胶，其特征在于，所述水相为淡水。
9.权利要求1～8任一项用于储层堵漏的自降解凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
依次将所述水相、凝胶剂、自降解剂、凝胶固化剂和预交联剂混合，得到所述自降解凝胶。
10.权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述凝胶剂、自降解剂和凝胶固化剂时的转速为4000～6000转/min，所述预交联剂加入时的转速为500～1000转/min。
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