CN115895613B - 一种温控树脂胶固堵漏工作液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气田的开发与开采技术领域，具体提供了一种温控树脂胶固堵漏工作液及其制备方法，该工作液由如下组分按照如下重量份组成：热固树脂25～36份、树脂固化剂1.5～2.5份、促进剂0.3～0.6份、悬浮稳定剂1.5～3.5份、增粘提切剂0.2～1份、固体填料8～22份、水35～63份，解决了现有树脂有机粘合力低，纯树脂成本较高，在高温高压下难以形成稳定的乳液体系，将低含量的树脂加入体系时，抗压强度不符合要求的问题，本发明工作液具有良好的兼容性，能与钻井用材料形成均一稳定体系，可极大地简化现场操作工艺，适用于温度大于90℃的中高温堵漏，且该胶结体系固结时间可调可控，对各种固体填料具有良好的化学粘接作用。
Description
技术领域
本发明属于油气田的开发与开采技术领域，具体涉及一种温控树脂胶固堵漏工作液及其制备方法。
背景技术
对于钻井过程中出现的裂缝性漏层的封堵研究，有以无机晶型为主的堵漏工作液，原料来源广泛，价廉易得，与桥塞基浆兼容性好，形成堵层致密，承压性能好。但浆体的固含量过大，随着井深增加，井温升高，高密度浆体在井下滞流、初凝和终凝时间等特性会对其长距离的泵送造成一定困扰(赵鑫.活性氧化镁及碱式硫酸镁水泥的制备研究[D].山西大学,2019)。环氧树脂灌浆材料具有强度高、粘接力大和收缩率低等优点，故其在水工与地下防水工程中的使用量相对最大。专利CN102604327和专利108219373均为环氧树脂作为灌浆材料在油溶体系下的成功运用。但树脂有机粘合堵漏剂，目前存在的问题是树脂黏度较大，需要加入稀释剂降低粘度，随着溶剂用量的不断增加，浆体固结体力学性能急剧下降，同时疏水的环氧灌浆材料因难以破坏水层而导致其对基体粘接力下降(范兆荣，唐元亮，谷亚新等，新型环氧树脂灌浆料的研制[J].中国胶剂,2014,23(07):381-382.)。
树脂在常温下一般为难溶于水的油性粘稠状液体或半固体，很难与基浆形成均一体系，使用时一般需与极性有机溶剂如丙酮、氯仿等稀释，进而遭到各种安全性或环保等限制。而且纯树脂成本较高，在高温高压下难以形成稳定的乳液体系，将低含量的树脂加入体系时，则抗压强度不符合要求。具有良好水溶性，能与钻井用材料形成稳定均一体系的树脂有着迫切的现实需要。
发明内容
本发明提供的一种温控树脂胶固堵漏工作液及其制备方法目的一是克服现有技术中树脂有机粘合堵漏剂中树脂黏度较大，需要加入稀释剂降低粘度，随着溶剂用量的不断增加，浆体固结体力学性能急剧下降，同时疏水的环氧灌浆材料因难以破坏水层而导致其对基体粘接力下降的问题；
目的二是克服现有技术中常温下的树脂很难与基浆形成均一体系，使用时一般需与极性有机溶剂如丙酮、氯仿等稀释，进而遭到各种安全性或环保等限制，且纯树脂成本较高，在高温高压下难以形成稳定的乳液体系，将低含量的树脂加入体系时，则抗压强度不符合要求的问题。
为此，本发明提供了一种温控树脂胶固堵漏工作液，由如下组分按照如下重量份组成：热固树脂25～36份、树脂固化剂1.5～2.5份、促进剂0.3～0.6份、悬浮稳定剂1.5～3.5份、增粘提切剂0.2～1份、固体填料8～22份、水35～63份。
优选的，所述热固树脂为水性环氧树脂。
优选的，所述树脂固化剂为邻苯二甲酸酐、双氰胺、二乙烯三胺中的一种或多种。
优选的，所述促进剂为2-甲基咪唑。
优选的，所述悬浮稳定剂为高岭土、膨润土、淀粉中的一种或多种。
优选的，所述增粘提切剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
优选的，所述固体填料为核壳、塑料片、沙子、云母粉中的一种或多种。
优选的，所述核壳和塑料片的大小为3mm-5mm，沙子的粒径为40-60目，云母粉的粒径为400-800目。
优选的，所述的温控树脂胶固堵漏工作液用于对裂缝性地层进行封堵的应用。
一种温控树脂胶固堵漏工作液的制备方法，包括如下步骤：将配方量的热固树脂、树脂固化剂、促进剂、悬浮稳定剂、增粘提切剂、固体填料、水混合均匀即得温控树脂胶固堵漏工作液。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的这种温控树脂胶固堵漏工作液，由如下组分按照如下重量份组成：热固树脂25～36份、树脂固化剂1.5～2.5份、促进剂0.3～0.6份、悬浮稳定剂1.5～3.5份、增粘提切剂0.2～1份、固体填料8～22份、水35～63份；该温控树脂胶固堵漏工作液浆体流动度大于200mm，满足现场施工流动性要求；
2、本发明提供的这种温控树脂胶固堵漏工作液，以钻井液类的基浆作为载体，负载配方量的固体填料，添加配方量的热固树脂和树脂固化剂及促进剂，复合形成类似于树脂胶固的堵漏工作液体系，兼顾桥塞封卡、物理堆积等作用提高在漏层的有效滞留能力，实现封堵；
3、本发明提供的这种温控树脂胶固堵漏工作液，热固树脂为树脂胶固的堵漏工作液体系提供耐水、耐腐蚀、增韧支持，且可根据加入固化剂和促进剂的用量有效控制堵漏工作液固化时间和固化程度，使堵漏工作液到达一定温度开始交联固化，可实现温度大于90℃时固化时间可调可控，实现工作液的整体温控、定时固化和承压的高效封堵目的；
4、本发明提供的这种温控树脂胶固堵漏工作液，通过加入悬浮稳定剂、增粘提切剂、固体填料，体系密度可在1.0～1.3g/cm3之间可调，且温控树脂胶固堵漏工作液浆体稳定性好；
5、本发明提供的这种温控树脂胶固堵漏工作液，温控树脂胶固堵漏工作液固化后，固结体力学性能良好，利用体系粘性和稠度，变单一封卡为有效滞留。借助温控树脂胶固堵漏工作液浆体自带的化学粘合性使粒径小的固体填料逐步增大，减少封尾状态发生的概率。充分利用地层温度和化学胶固材料的特性，使桥塞堵漏工作液在裂缝的表面和内部，逐步固化蓄积，内有压差堆积“堵死”，外有整体封门“封住”，借以从根本上提供封堵成功率。本发明的温控树脂胶固堵漏工作液为堵漏领域提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是温控树脂胶固堵漏工作液固化反应的非等温DSC曲线；
图2是实例中温控树脂胶固堵漏工作液固化过程中倔强系数的变化；
图3是实施例1质构仪测定固结体强度的变化；
图4是实施例1的最终固结体；
图5是实施例2质构仪测定固结体强度的变化；
图6是实施例2的最终固结体；
图7是实施例3质构仪测定固结体强度的变化；
图8是实施例3的最终固结体。
具体实施方式
一种温控树脂胶固堵漏工作液，由如下组分按照如下重量份组成：热固树脂25～36份、树脂固化剂1.5～2.5份、促进剂0.3～0.6份、悬浮稳定剂1.5～3.5份、增粘提切剂0.2～1份、固体填料8～22份、水35～63份。
本发明的温控树脂胶固堵漏工作液是以钻井液类的基浆作为载体，负载配方量的固体填料，添加配方量的热固树脂、树脂固化剂、促进剂，并掺加配套悬浮稳定剂和增粘提切剂可形成具有良好力学性能的固结体，以满足更大难度、复杂井漏治理的技术储备需求。该热固树脂的粘合力和耐高温性能最为突出，具有原料低毒、耐热性能好、固化强度高、易溶于水等优点。该温控树脂胶固堵漏工作液在满足深井堵漏要求的同时，解决了高密度浆体长距离泵送的问题，对裂缝性地层进行封堵的温控树脂胶固堵漏工作液体系，该工作液具有良好的兼容性，能与钻井用材料形成稳定均一体系，可极大地简化现场操作工艺，适用于温度大于90℃的中高温堵漏。该胶结体系固结时间可调可控，对各种固体填料具有良好的化学粘接作用，在固结的同时形成互穿网状结构，兼具“强筋健骨”的高强韧性耐压复合体。
本发明的温控树脂胶固堵漏工作液固化后，固结体力学性能良好，利用体系粘性和稠度，变单一封卡为有效滞留。借助温控树脂胶固堵漏工作液浆体自带的化学粘合性使粒径小的固体填料逐步增大，减少封尾状态发生的概率。充分利用地层温度和化学胶固材料的特性，使桥塞堵漏工作液在裂缝的表面和内部，逐步固化蓄积，内有压差堆积“堵死”，外有整体封门“封住”，借以从根本上提供封堵成功率。该复合堵漏工作液中固体填料在漏层局部起堆积、卡塞裂缝的作用的同时，多种耐高温热固树脂在配套树脂固化剂作用下交联固化，固体填料可与热固树脂发生作用，使小颗粒间相互粘接形成更大颗粒，提高有效封卡、堆积效率，进而实现即所谓的“加筋固骨”的作用。借助有增粘提切剂所特有的粘接力，强化堵漏剂物料间的内应力，尝试从根本上解决堵层的耐温性和综合承压问题，本发明的温控树脂胶固堵漏工作液为堵漏领域提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
优选的，所述热固树脂为水性环氧树脂。水性环氧树脂为液体，该热固树脂具有水分散性好、可与钻井液兼容的特点。
优选的，所述树脂固化剂为邻苯二甲酸酐、双氰胺、二乙烯三胺中的一种或多种。
优选的，所述促进剂为2-甲基咪唑。2-甲基咪唑促进效果明显，固体颗粒运输方便。
优选的，所述悬浮稳定剂为高岭土、膨润土、淀粉中的一种或多种。所选悬浮稳定剂常见易得、分散性好、价格便宜。
优选的，所述增粘提切剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或多种。所选增粘提切剂常见易得、价格便宜。
优选的，所述固体填料为核壳、塑料片、沙子、云母粉中的一种或多种。所选固体填料性质稳定、价格低廉。
优选的，所述核壳和塑料片的大小为3mm-5mm，沙子的粒径为40-60目，云母粉的粒径为400-800目。该尺寸的固体填料能均匀悬浮，易与热固树脂发生作用。其中热固树脂在配套树脂固化剂作用下交联形成具有较高强度的固结体，固体填料在漏层局部起堆积、卡塞裂缝的作用，同时可与热固树脂、树脂固化剂及促进剂发生作用，从而实现在裂缝的表面和内部逐步固化蓄积，最终高效封堵。通过使用热固树脂固化剂可使整个体系的固化时间在温度大于90℃时可调可控。温控树脂胶固堵漏工作液浆体流动性好，固结体抗压强度较高，且弹性模量较低，固结体密实度高且具有一定的耐腐蚀性能，满足整体温控、定时固化和承压的高效封堵目的。
优选的，所述温控树脂胶固堵漏工作液密度为1.0～1.3g/cm3；通过加入悬浮稳定剂、增粘提切剂、固体填料，体系密度可在1.0～1.3g/cm3之间可调，且浆体稳定性好。
优选的，所述的温控树脂胶固堵漏工作液用于对裂缝性地层进行封堵的应用。
一种温控树脂胶固堵漏工作液的制备方法，包括如下步骤：将配方量的热固树脂、树脂固化剂、促进剂、悬浮稳定剂、增粘提切剂、固体填料、水混合均匀即得温控树脂胶固堵漏工作液。
实施例1：
一种温控树脂胶固堵漏工作液，由如下组分按照如下重量份组成：热固树脂(水性环氧树脂)26g、树脂固化剂(邻苯二甲酸酐)1.6g、促进剂(2-甲基咪唑)0.4g、悬浮稳定剂(膨润土)1.7g、增粘提切剂(聚丙烯酰胺)0.8g、固体填料(塑料片4g和云母粉4.5g)、水61g。
一种温控树脂胶固堵漏工作液的制备方法，包括如下步骤：
1)称取热固树脂(水性环氧树脂)26g、树脂固化剂(邻苯二甲酸酐)1.6g、促进剂(2-甲基咪唑)0.4g、悬浮稳定剂(膨润土)1.7g、增粘提切剂(聚丙烯酰胺)0.8g、固体填料(塑料片4g和云母粉4.5g)、水61g；
2)将步骤1)的26g热固树脂(水性环氧树脂)、1.6g树脂固化剂(邻苯二甲酸酐)、0.4g促进剂(2-甲基咪唑)、61g水混合搅拌均匀；
3)将步骤2)的混合液以4000±200转/分的转速搅拌，并在10秒内加入1.7g悬浮稳定剂(膨润土)，水化完全，然后加入0.8g增粘提切剂(聚丙烯酰胺)，继续搅拌5分钟，随后加入固体填料(塑料片4g和云母粉4.5g)，搅拌均匀即得到温控树脂胶固堵漏工作液，密度1.2g/cm3。
对该胶凝体系进行测试，90℃开始交联时间为230min(见图2)，固结体抗压强度为27.6MPa。(见图3和图4)。
实施例2：
一种温控树脂胶固堵漏工作液，由如下组分按照如下重量份组成：热固树脂(水性环氧树脂)32g、树脂固化剂(双氰胺)1.85g、促进剂(2-甲基咪唑)0.45g、悬浮稳定剂(膨润土1.2g和淀粉1.2g)、增粘提切剂(聚阴离子纤维素)0.4g、固体填料(塑料片4g，核壳4g，沙子3g)、水47g。
一种温控树脂胶固堵漏工作液的制备方法，包括如下步骤：
1)称取热固树脂(水性环氧树脂)32g、树脂固化剂(双氰胺)1.85g、促进剂(2-甲基咪唑)0.45g、悬浮稳定剂(膨润土1.2g和淀粉1.2g)、增粘提切剂(聚阴离子纤维素)0.4g、固体填料(塑料片4g，核壳4g，沙子3g)、水47g；
2)将步骤1)的32g热固树脂(水性环氧树脂)、1.85g树脂固化剂(双氰胺)、0.45g促进剂(2-甲基咪唑)、水混合搅拌均匀；
3)将步骤2)的混合液以4000±200转/分的转速搅拌120秒，并在10秒内加入悬浮稳定剂(膨润土1.2g和淀粉1.2g)，水化完全，然后加入0.4g增粘提切剂(聚阴离子纤维素)，继续搅拌5分钟，随后加入固体填料(塑料片4g，核壳4g，沙子3g)，搅拌均匀即得到温控树脂胶固堵漏工作液，密度1.1g/cm3。
对该胶凝体系进行测试，90℃开始交联时间为200min(见图2)，固结体抗压强度为22.4MPa。(见图5和图6)。
实施例3：
一种温控树脂胶固堵漏工作液，由如下组分按照如下重量份组成：热固树脂(水性环氧树脂)36g、树脂固化剂(二乙烯三胺)2g、促进剂(2-甲基咪唑)0.5g、悬浮稳定剂(膨润土2g和高岭土1.3g)、增粘提切剂(羧甲基纤维素)0.2g、固体填料(核壳6g、塑料片6g、云母粉10g)、水36g。
一种温控树脂胶固堵漏工作液的制备方法，包括如下步骤：
1)称取热固树脂(水性环氧树脂)36g、树脂固化剂(二乙烯三胺)2g、促进剂(2-甲基咪唑)0.5g、悬浮稳定剂(膨润土2g和高岭土1.3g)、增粘提切剂(羧甲基纤维素)0.2g、固体填料(核壳6g、塑料片6g、云母粉10g)、水36g；
2)将步骤1)的36g热固树脂(水性环氧树脂)、2g树脂固化剂(二乙烯三胺)、0.5g促进剂(2-甲基咪唑)、水混合搅拌均匀；
3)将步骤2)的混合液以4000±200转/分的转速搅拌，并在10秒内加入悬浮稳定剂(膨润土2g和高岭土1.3g)，水化完全，然后加入0.2g增粘提切剂(羧甲基纤维素)，继续搅拌5分钟，随后加入固体填料(核壳6g、塑料片6g、云母粉10g)，搅拌均匀即得到温控树脂胶固堵漏工作液，密度1.09g/cm3。
对该胶凝体系进行测试，90℃开始交联时间为150min(见图2)，固结体抗压强度为19.5MPa。(见图7和图8)。
由图1可知：本发明堵漏工作液固化在非等温固化体系中，当升温速率β为10K/min时，其DSC曲线表明体系大部分固化发生在中温92℃，固化完善终结于110℃，可以实现定温固化。
由图2可知：实例中90℃环境下，不同体系的倔强系数均会随固化时间的延长而大幅增加，此时体系发生交联，强度迅速增大，随着固化剂和促进剂加量的增加，其倔强系数呈现显著增加的时间越短，体系交联速度越快，表明树脂固化剂和促进剂的加量可以实现体系不同时长的可控交联。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种温控树脂胶固堵漏工作液，其特征在于：由如下组分按照如下重量份组成：热固树脂25～36份、树脂固化剂1.5～2.5份、促进剂0.3～0.6份、悬浮稳定剂1.5～3.5份、增粘提切剂0.2～1份、固体填料8~22份、水35～63份；所述热固树脂为水性环氧树脂；所述悬浮稳定剂为高岭土、膨润土、淀粉中的一种或多种；所述固体填料为核壳、塑料片、沙子、云母粉中的一种或多种；所述核壳和塑料片的大小为3mm-5mm，沙子的粒径为40-60目，云母粉的粒径为400-800目；所述树脂固化剂为邻苯二甲酸酐、双氰胺、二乙烯三胺中的一种或多种；所述促进剂为2-甲基咪唑；所述增粘提切剂为羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的温控树脂胶固堵漏工作液用于对裂缝性地层进行封堵的应用。
3.一种如权利要求1所述的温控树脂胶固堵漏工作液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将配方量的热固树脂、树脂固化剂、促进剂、悬浮稳定剂、增粘提切剂、固体填料、水混合均匀即得温控树脂胶固堵漏工作液。
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