CN115772391B - 一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气钻井治漏堵漏技术领域，特别是涉及一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂及其加工方法，所述堵漏剂按质量百分比计，包括以下组分：高分子弹性体基体材料50%—60%，引发剂1%—2%，增强高分子弹性体材料0%—20%，增强材料10%—30%，功能填料10%—20%；所述引发剂为光引发剂或热引发剂；所述加工方法通过熔融加工得到。通过本堵漏剂及其加工方法，能有效解决堵漏成功率低的问题。

Description

一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂及其加工方法

技术领域

本发明涉及油气钻井治漏堵漏技术领域，特别是涉及一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂及其加工方法。

背景技术

川渝地区地层结构复杂，随着页岩气等非常规油气资源勘探开发的不断深入以及复杂区域风险探井、开发井等钻探规模的不断扩大，尤其是在长宁页岩气和高石梯-磨溪等区块井漏频繁且堵漏成功率低，不仅耗费钻井时间、损失钻井液和堵漏材料，还会引起卡钻和井喷等一系列复杂情况。

目前，现场所使用的堵漏材料在堵漏过程中的自身变形能力较差或基本不具备变形能力，其尺寸和形状与漏层孔隙裂缝不匹配，导致堵漏材料很难进入到漏层中去，只能在漏层表面形成堆积，形成“封门”现象。常规堵漏材料承压能力不足，未能起到有效封堵地层裂缝孔隙的作用。具备一定的变形能力的堵漏材料，如水泥浆或凝胶类堵漏剂，其胶结凝固时间不易控制，或在井下迅速被稀释，在高温高压作用下，还未达到理想固化强度已经漏失，无法形成完整固化体。高滤失、水泥浆堵漏在施工安全性、抗污染能力等方面仍有不足。现有弹性堵漏剂（如高分子凝胶等）抗温能力和承压能力均有待提高，在应对喷漏同层、多压力系统等复杂地层井漏治理时存在堵漏次数多、堵漏成功率低等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂及其加工方法，能有效解决堵漏成功率低的问题。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，其特征在于：按质量百分比计，包括以下组分：高分子弹性体基体材料50%—60%，引发剂1%—2%，增强高分子弹性体材料0%—20%，增强材料10%—30%，功能填料10%—20%；所述引发剂为光引发剂或热引发剂。

所述高分子弹性体基体材料为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

所述光引发剂为蒽醌或苯芴酮或三硝基芴酮或安息香乙醚。

所述热引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

所述增强高分子弹性体材料为聚氨酯弹性体或聚酯弹性体或两者混合而成。

所述增强材料为聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种混合而成。

所述功能填料为功能颗粒经过偶联剂改性得到，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂、酞酸酯偶联剂中一种或几种。

所述功能颗粒为石墨烯、纳米碳酸钙、碳纳米管、白炭黑中的一种或几种混合而成。

一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂的加工方法，其特征在于：将该堵漏剂各组分按比例混合均匀，经双螺杆挤出机熔融加工，挤出造粒；当引发剂为光引发剂时，在250nm-420 nm波长的光下辐照25-35min，其中，具体波长数值根据不同光引发剂的最大吸收波长确定。

所述双螺杆挤出机的螺杆转速为130 r/min；螺杆四段温度分别为190℃、220℃、235℃和240℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1、本发明中的高分子基弹性体堵漏剂在受到外力作用时，柔性大分子链通过单键的内旋转和链段的构象改变以适应外力的作用，从而发生很大的形变。这种分子链在地层压力下的蜷曲和伸展赋予材料高弹形变。因而，高分子基弹性体堵漏剂在自身弹性作用下可以进入微细孔道，回弹率达到20%以上，并且增大与裂缝面的摩擦，增加整个封堵层的弹性，达到“进得去、停得住”的效果，避免堵漏材料返吐或向裂缝深处滑动，以实现对井壁裂缝的有效封堵，提高堵漏成功率。

2、本发明中的高分子基弹性体堵漏剂在使用时，可以直接加入井浆，高效快捷，便于现场配置。

3、本发明中的高分子基弹性体堵漏剂强度超过5 Mpa，远超过凝胶类高分子弹性堵漏剂。

具体实施方式

实施例1

本发明包括一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，按质量百分比计，包括以下组分：60%高分子弹性体基体材料、1%光引发剂、20%增强材料和19%功能填料。所述高分子弹性体基体材料为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述光引发剂为三硝基芴酮，所述增强材料为聚碳酸酯，所述功能填料为纳米碳酸钙经过酞酸酯偶联剂改性得到。

该堵漏剂各组分按比例混合均匀，经双螺杆挤出机熔融加工，挤出造粒；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为130 r/min；螺杆四段温度分别为190℃、220℃、235℃和240℃。加工完成后，在420 nm波长的紫外光下辐照30min制得。

实施例2

本发明包括一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，按质量百分比计，包括以下组分：50%高分子弹性体基体材料、1%热引发剂、19%增强高分子弹性体材料、20%增强材料和10%功能填料。所述高分子弹性体基体材料为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物聚，所述热引发剂为过硫酸铵，所述增强高分子弹性体材料为聚氨酯弹性体，所述增强材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述功能填料为纳米碳酸钙经过铝酸酯偶联剂改性得到。

该堵漏剂各组分按比例混合均匀，经双螺杆挤出机熔融加工，挤出造粒制得。所述双螺杆挤出机的螺杆转速为130 r/min；螺杆四段温度分别为190℃、220℃、235℃和240℃。

实施例3

本发明包括一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，按质量百分比计，包括以下组分： 60%高分子弹性体基体材料、1%光引发剂、19%增强高分子弹性体材料、10%增强材料和10%功能填料。所述高分子弹性体基体材料为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述光引发剂为安息香乙醚，所述增强高分子弹性体材料为聚酯弹性体，所述增强材料为聚苯乙烯，所述功能填料为碳纳米管经过硅烷偶联剂改性得到。

该堵漏剂各组分按比例混合均匀，经双螺杆挤出机熔融加工，挤出造粒；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为130 r/min；螺杆四段温度分别为190℃、220℃、235℃和240℃。加工完成后，在250 nm波长的紫外光下辐照35min制得。

实施例4

本发明包括一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，按质量百分比计，包括以下组分：50%高分子弹性体基体材料、2%热引发剂、30%增强材料、8%增强高分子弹性体材料和10%功能填料。

所述高分子弹性体基体材料为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述热引发剂为过硫酸钾，所述增强材料为聚苯乙烯和聚碳酸酯以1:1的比例混合而成，所述增强高分子弹性体材料为聚酯弹性体和聚氨酯弹性体以1:1.35的比例混合而成，所述功能填料为硅烷偶联剂改性的碳纳米管和铝酸酯改性的碳纳米管按质量比1：1混合而成。

该堵漏剂各组分按比例混合均匀，经双螺杆挤出机熔融加工，挤出造粒；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为130 r/min；螺杆四段温度分别为190℃、220℃、235℃和240℃。

实施例5

本发明包括一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，按质量百分比计，包括以下组分：55%高分子弹性体基体材料、2%光引发剂、18%增强材料、5%增强高分子弹性体材料和20%功能填料。所述高分子弹性体基体材料为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述光引发剂为蒽醌，所述增强材料为聚苯乙烯和聚对苯二甲酸丁二醇酯以2:1的比例混合而成，所述增强高分子弹性体材料为聚酯弹性体，所述功能填料为石墨烯经过酞酸酯偶联剂改性得到。

该堵漏剂各组分按比例混合均匀，经双螺杆挤出机熔融加工，挤出造粒；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为130 r/min；螺杆四段温度分别为190℃、220℃、235℃和240℃。加工完成后，在323 nm波长的紫外光下辐照25min制得。

实施例6

本发明包括一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，按质量百分比计，包括以下组分：50%高分子弹性体基体材料、2%光引发剂、10%增强材料、20%增强高分子弹性体材料和18%功能填料。所述高分子弹性体基体材料为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述光引发剂为苯芴酮，所述增强材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述增强高分子弹性体材料为聚酯弹性体，所述功能填料为白炭黑经过酞酸酯偶联剂改性得到。

该堵漏剂各组分按比例混合均匀，经双螺杆挤出机熔融加工，挤出造粒；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为130 r/min；螺杆四段温度分别为190℃、220℃、235℃和240℃。加工完成后，在400 nm波长的紫外光下辐照25min制得。

测试实施例1—6提供的堵漏剂抗压强度，测试方法如下：

将材料经过模压加工得到直径和高度均为10 mm的圆柱形样品，测试过程中采用20千克传感器，压缩速率为2 mm/min。实验测试结果见下表：

。

由上表可知，本发明实施例提供的堵漏剂抗压强度均大于5 MPa，能有效封堵漏层，阻止漏失。

采用高温高压砂床评价实施例1—6中高分子基弹性体堵漏剂在井浆中的堵漏效果，加压5 MPa,测试结果如下表所示：

。

由上表测试数据可知，未加高分子基弹性体堵漏剂的钻井液漏失量很大,加入5%后，钻井液的漏失量最低降为1.4 mL，且可承压能力可达到5 Mpa，表现出优异的抗压能力。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (5)

1.一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，其特征在于：按质量百分比计，包括以下组分：高分子弹性体基体材料50%—60%，引发剂1%—2%，增强高分子弹性体材料0%—20%，增强材料10%—30%，功能填料10%—20%；所述引发剂为光引发剂或热引发剂；所述高分子弹性体基体材料为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述增强高分子弹性体材料为聚氨酯弹性体或聚酯弹性体或两者混合而成；所述增强材料为聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种混合而成；所述功能填料为功能颗粒经过偶联剂改性得到，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂、酞酸酯偶联剂中一种或几种；所述功能颗粒为石墨烯、纳米碳酸钙、碳纳米管、白炭黑中的一种或几种混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，其特征在于：所述光引发剂为蒽醌或苯芴酮或三硝基芴酮或安息香乙醚。

3.根据权利要求1所述的一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂，其特征在于：所述热引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

4. 一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂的加工方法，其特征在于：将权利要求1~3中任一权利要求所述的堵漏剂的各组分按比例混合均匀，经双螺杆挤出机熔融加工，挤出造粒；当引发剂为光引发剂时，在250 nm-420 nm波长的光下辐照25-35min，其中，具体波长数值根据不同光引发剂的最大吸收波长确定。

5. 根据权利要求4所述的一种钻井液用高分子基弹性体堵漏剂的加工方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆转速为130 r/min；螺杆四段温度分别为190℃、220℃、235℃和240℃。