CN116063993B - 一种复配抗温堵漏浆料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复配抗温堵漏浆料及其制备方法和应用，所述复配抗温堵漏浆料包括特定份数的高分子吸水凝胶、膨润土、碳酸钠和复合堵漏剂的组合，通过上述特定组分的搭配，使得到的堵漏浆料在吸水膨胀后具有韧性和可变形特性，进而对不同尺寸的地层裂缝以及不同类型的漏失均可以起到很好的封堵效果，且无论在淡水还是盐水中，都能够起到较好的堵漏效果；同时所述堵漏浆料在配制前后无需清洗泥浆罐及管线，可以直接将配制好的堵漏浆料加入到泥浆罐中进行使用，也可直接在泥浆罐中进行配制，具有施工工艺简单的优势。
Description
技术领域
本发明属于堵漏浆技术领域，具体涉及一种复配抗温堵漏浆料及其制备方法和应用。
背景技术
随着油气勘探开发的深入，复杂地层漏失的现象频繁出现，不仅增加了钻井成本和周期，还严重影响了钻井安全。尽管科研工作者研究了不同的堵漏技术，并且在一些漏失井上取得了效果，但是面对复杂恶性漏失，仍然存在不足。常规的桥塞堵漏，遇到漏层裂缝较大且裂缝较多的情况时很难在井筒周围形成良好的封堵层，易产生假堵，恢复钻进后井筒流体的搅动和水眼的冲刷而在此漏失，且常规的水泥浆堵漏，对于含水的异常高压层漏失，水泥浆易被地层流体稀释无法凝固导致堵漏失败；此外，水泥浆堵漏，密度高，不适用与低密度层的堵漏。
CN112280543A公开了一种复合凝胶堵漏材料、复合凝胶堵漏浆料，所述复合凝胶堵漏材料，包括以下重量份数的组分：悬浮剂8～12份、成胶剂10～14份、交联剂1～4份、堵漏剂8～12份、高温增强剂5～15份；所述成胶剂为聚丙烯酰胺类聚合物和/或丙烯酰胺类接枝共聚物，该发明提供的复合凝胶堵漏材料，制成堵漏浆料注入漏失地层后，可在地层温度下发生化学反应在近井壁地带快速形成具有三维网架结构的聚合物复合凝胶体，利用高温增强剂、堵漏剂能够提高聚合物凝胶体的韧性和抗压强度，提高堵漏效率并有效抑制堵漏浆向漏层深部漏失，保证堵漏施工效果和一次成功率。
CN105969327A公开了一种保护低压裂缝性储层的堵漏材料及堵漏浆料，该堵漏材料包括以下重量份数的组分：核桃壳5～6份、复合堵漏剂2～3份、随钻堵漏剂1.5～2份、酸溶堵漏剂4～5份、高失水堵漏剂4～5份、氧化钙0.2～0.3份。该发明通过天然植物惰性材料、纤维堵漏剂和酸溶堵漏剂按照一定比例配比，混合形成具有颗粒和纤维状的酸溶堵漏材料，既具有桥接材料的架桥作用好、堵漏成功率高等特点，又具备密度低、有效平衡地层压力、储层伤害小、封堵性强、可酸溶的特点；采用该堵漏材料加水配制的堵漏浆料具有密度低、承压能力高、恶性漏失封堵效果好、酸溶率高等优点，现场配制工艺简单、施工安全可靠；能达到减少井漏损失，保护储层目的。
但是，化学凝胶堵漏浆需要加入交联剂，并且受温度影响较大，工艺条件苛刻，对钻井工程存在一定的风险。此外，凝胶堵漏浆的现场施工工艺复杂，需要配制前后需要清洗配浆罐及管线，实施困难。
因此，开发一种施工工艺简单且对流变性影响较小的堵漏浆料，是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复配抗温堵漏浆料及其制备方法和应用，所述复配抗温堵漏浆料对不同尺寸的地层裂缝、不同类型的漏失均可以起到很好的封堵作用，同时能够抗150℃的高温，且无论在淡水中还是盐水中，都能够起到较好的堵漏效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种复配抗温堵漏浆料，所述复配抗温堵漏浆料按照重量份包括如下组分：高分子吸水凝胶0.5～2重量份、膨润土5～8重量份、碳酸钠0.2～0.5重量份、复合堵漏剂6～10重量份。
其中，所述高分子吸水凝胶可以为0.7重量份、0.9重量份、1.1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.7重量份或1.9重量份等。
所述膨润土可以为5.3重量份、5.6重量份、5.9重量份、6.2重量份、6.5重量份、6.8重量份、7.1重量份、7.4重量份或7.7重量份等。
所述碳酸钠可以为0.23重量份、0.26重量份、0.29重量份、0.31重量份、0.34重量份、0.37重量份、0.4重量份、0.43重量份、0.46重量份或0.49重量份等。
所述复合堵漏剂可以为6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份等。
本发明提供的复配抗温堵漏浆料包括特定份数的高分子吸水凝胶、膨润土、碳酸钠和复合堵漏剂的组合，通过上述特定组分的搭配，使得到的复配抗温堵漏浆料在吸水膨胀后具有韧性和可变形特性，可适应不同尺寸的地层裂缝，对不同类型的漏失均可起到很好的封堵作用，且无论在淡水中还是盐水中，都能够起到较好的堵漏效果；除此之外，本发明提供的复配抗温堵漏浆料还能够抗150℃的高温，且由于其中原料之一的高分子吸水凝胶不溶于水，本发明提供的复配抗温堵漏浆料不与其他材料发生反应，对流变性影响较小，进而避免了施工风险，并且本发明提供的复配抗温堵漏浆料在使用时无需配制前后清洗泥浆罐及管线，可以将配制好的堵漏浆料直接加入到泥浆罐中，也可直接在泥浆罐中配制，进一步降低了施工风险。
优选地，所述高分子吸水凝胶为聚丙烯酰胺/二氧化硅复合水凝胶。
优选地，所述高分子吸水凝胶中二氧化硅的质量百分含量为5～20％，例如7％、9％、11％、13％、15％、17％或19％等。
优选地，所述高分子吸水凝胶通过如下方法制备得到，所述制备方法包括：将丙烯酰胺、交联剂和硅溶胶混合，加入引发剂进行反应，得到所述高分子吸水凝胶。
优选地，所述交联剂包括N,N’-亚甲基双丙烯酰。
优选地，所述引发剂包括过硫酸铵。
优选地，所述反应在氮气保护条件下进行。
优选地，所述反应的温度为50～70℃，例如52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃或68℃等。
优选地，所述反应的时间为20～26h，例如20.5h、21h、21.5h、22h、22.5h、23h、23.5h、24h、24.5h、25h或25.5h等。
优选地，所述膨润土为钻井级膨润土。
作为优选技术方案，本发明提供的膨润土为钻井级膨润土，符合《GB/T 5005-2010》的要求。
优选地，所述碳酸钠为工业级碳酸钠。
作为优选技术方案，本发明提供的碳酸钠为符合《GB/T 210.1-2004》的工业级碳酸钠。
优选地，所述复配抗温堵漏浆料按照重量份包括如下组分：核桃壳20～30重量份、云母片20～30重量份、贝壳20～30重量份和石灰石粉20～40重量份。
其中，所述核桃壳可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份或29重量份等。
所述云母片可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份或29重量份等。
所述贝壳可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份或29重量份等。
所述石灰石粉可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份32重量份、34重量份、36重量份或38重量份等。
优选地，所述核桃壳的粒径为0.4～5mm，例如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm或4.5mm等。
优选地，所述云母片的粒径为0.4～5mm，例如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm或4.5mm等。
优选地，所述贝壳的粒径为0.1～2mm，例如0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm或1.8mm等。
优选地，所述石灰石粉的中值粒径为0.01～0.02mm，例如0.011mm、0.012mm、0.013mm、0.014mm、0.015mm、0.016mm、0.017mm、0.018mm或0.019mm等。
优选地，所述复配抗温堵漏浆料中还包括水和/或氯化钠。
优选地，所述堵漏浆料中水的含量为90～110重量份，例如92重量份、94重量份、96重量份、98重量份、100重量份、102重量份、104重量份、106重量份或108重量份等。
优选地，所述复配抗温堵漏浆料中氯化钠的含量为3～5重量份，例如3.2重量份、3.4重量份、3.6重量份、3.8重量份、4重量份、4.2重量份、4.4重量份、4.6重量份或4.8重量份等。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述复配抗温堵漏浆料的制备方法，所述制备方法包括：在水中加入碳酸钠、膨润土、复合堵漏剂和高分子吸水凝胶进行混合，得到所述复配抗温堵漏浆料。
优选地，所述混合后还包括老化的步骤。
优选地，所述老化的时间为20～28h，例如21h、22h、23h、24h、25h、26h或27h等。
优选地，所述混合的方法具体包括：在水中先加入碳酸钠进行混合，再加入膨润土进行混合，再加入复合堵漏剂进行混合，再加入高分子吸水凝胶进行混合，最后加入任选地氯化钠进行混合，得到所述复配抗温堵漏浆料。
优选地，所述加入碳酸钠进行混合的混合时间为1～3min，例如1.2min、1.4min、1.6min、1.8min、2min、2.2min、2.4min、2.6min或2.8min等。
优选地，所述再加入膨润土进行混合的混合时间为10～30min，例如12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min或28min等。
优选地，所述再加入复合堵漏剂进行混合的混合时间为4～6min，例如4.2min、4.4min、4.6min、4.8min、5min、5.2min、5.4min、5.6min或5.8min等。
优选地，所述再加入高分子吸水凝胶进行混合的混合时间为4～6min，例如4.2min、4.4min、4.6min、4.8min、5min、5.2min、5.4min、5.6min或5.8min等。
优选地，所述最后加入氯化钠进行混合的混合时间为4～6min，例如4.2min、4.4min、4.6min、4.8min、5min、5.2min、5.4min、5.6min或5.8min等。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的复配抗温堵漏浆料在石油钻井工程中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的复配抗温堵漏浆料包括特定份数的高分子吸水凝胶、膨润土、碳酸钠和复合堵漏剂的组合，通过上述特定组分的搭配，使得到的复配抗温堵漏浆料在吸水膨胀后具有韧性和可变形特性，可适应不同尺寸的地层裂缝，对不同类型的漏失起到很好的封堵作用，且无论在淡水中还是盐水中，都能够起到较好的堵漏效果；且其中原料之一的高分子吸水凝胶不溶于水，且不与其他材料发生反应，对流变性影响较小；所述堵漏浆在1mm缝板的承压为4.5～7.0MPa，承压时间在3min以上，在3mm缝板的承压为3.0～6.5MPa，承压时间在3min以上。
(2)本发明提供的复配抗温堵漏浆料与一般凝胶堵漏浆相比，无需配制前后清洗泥浆罐及管线，可以直接将配制好的堵漏浆料加入到泥浆罐中，也可直接在泥浆罐中配制，施工工艺简单。
(3)本发明提供的复配抗温堵漏浆料与一般凝胶堵漏浆相比，无需加入引发剂，受温度影响小，施工更安全，对现场施工人员要求低，有利于推广应用。
(4)本发明提供的复配抗温堵漏浆料同时还能够抗150℃的高温，在4％的NaCl盐水浆中承压堵漏效果变化不大，能适用于大多数钻井液体系和不同深度的地层，应用范围广。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种复配抗温堵漏浆料，其按照重量份包括如下组分：
实施例1中高分子吸水凝胶的制备方法包括：将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰和硅溶胶(国联科技有限公司)混合，在氮气保护的条件下加入过硫酸铵在60℃下反应24h，得到所述高分子吸水凝胶；
实施例1中复合堵漏剂按照重量份包括如下组分：
实施例1提供的复配抗温堵漏浆料的制备方法包括：在淡水中先加入碳酸钠混合2min，再加入膨润土混合20min，再加入复合堵漏剂混合5min，最后加入高分子吸水凝胶混合5min，室温老化的时间为24h，得到所述复配抗温堵漏浆料。
实施例2
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例1的区别仅在于，高分子吸水凝胶的添加量为1重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例3
一种复配抗温堵漏浆料，其按照重量份包括如下组分：
实施例3中高分子吸水凝胶的制备方法包括：将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰和硅溶胶(国联科技有限公司)混合，在氮气保护的条件下加入过硫酸铵在60℃下反应24h，得到所述高分子吸水凝胶；
实施例3中复合堵漏剂按照重量份包括如下组分：
实施例3提供的复配抗温堵漏浆料的制备方法包括：在淡水中先加入碳酸钠混合2min，再加入膨润土混合20min，再加入复合堵漏剂混合5min，最后加入高分子吸水凝胶混合5min，最后加入氯化钠混合5min，室温老化的时间为24h，得到所述复配抗温堵漏浆料。
实施例4
一种复配抗温堵漏浆料，其按照重量份包括如下组分：
实施例4中高分子吸水凝胶的制备方法包括：将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰和硅溶胶(国联科技有限公司)混合，在氮气保护的条件下加入过硫酸铵在60℃下反应24h，得到所述高分子吸水凝胶；
实施例4中复合堵漏剂按照重量份包括如下组分：
实施例4提供的复配抗温堵漏浆料的制备方法包括：在淡水中先加入碳酸钠混合1min，再加入膨润土混合10min，再加入复合堵漏剂混合4min，加入高分子吸水凝胶混合4min，室温老化的时间为24h，得到所述复配抗温堵漏浆料。
实施例5
一种复配抗温堵漏浆料，其按照重量份包括如下组分：
实施例5中高分子吸水凝胶的制备方法包括：将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰和硅溶胶(国联科技有限公司)混合，在氮气保护的条件下加入过硫酸铵在60℃下反应24h，得到所述高分子吸水凝胶；
实施例5中复合堵漏剂按照重量份包括如下组分：
实施例5提供的复配抗温堵漏浆料的制备方法包括：在淡水中先加入碳酸钠混合3min，再加入膨润土混合30min，再加入复合堵漏剂混合6min，最后加入高分子吸水凝胶混合6min，室温老化的时间为24h，得到复配抗温堵漏浆料。
实施例6
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例3的区别仅在于，抗温复配堵漏浆料的制备方法包括：在淡水中先加入氯化钠混合5min，加入碳酸钠混合2min，再加入膨润土混合20min，再加入复合堵漏剂混合5min，最后加入高分子吸水凝胶混合5min，最后老化的时间为24h，得到所述复配抗温堵漏浆料。
实施例7
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例5的区别仅在于，复配抗温堵漏浆料的制备方法包括：在淡水中先加入碳酸钠混合3min，再加入膨润土混合30min，再加入复合堵漏剂混合6min，最后加入高分子吸水凝胶混合6min，在150℃下热滚老化的时间为24h，得到复配抗温堵漏浆料。
实施例8
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例5的区别仅在于，复配抗温堵漏浆料的制备方法包括：在淡水中先加入碳酸钠混合3min，再加入膨润土混合30min，再加入复合堵漏剂混合6min，最后加入高分子吸水凝胶混合6min，在120℃下热滚老化的时间为24h，得到复配抗温堵漏浆料。
对比例1
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例1的区别仅在于，不添加高分子吸水凝胶，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例2的区别仅在于，不添加复合堵漏剂，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例3
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例1的区别仅在于，不添加膨润土，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例4
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例3的区别仅在于，不添加高分子吸水凝胶，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例5
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例7的区别仅在于，不添加高分子吸水凝胶，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例6
一种复配抗温堵漏浆料，其与实施例8的区别仅在于，不添加高分子吸水凝胶，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
性能测试：
承压性能：采用QD堵漏仪测试堵漏浆料在缝板宽度分别为1mm和3mm承压和承压时间；
表1
根据表1数据可以看出：本发明所提供的复配抗温堵漏浆料具有良好的堵漏性能，且无论在淡水中还是盐水中，都能够起到较好的堵漏效果；具体而言：实施例1～8得到的复配抗温堵漏浆料在1mm缝板宽度下的承压为4.5～7.0MPa，承压时间均＞3min；在3mm缝板宽度下的承压为3.0～6.5MPa，承压时间均＞3min。
观察实施例1和实施例2可以发现，本发明提供的堵漏浆料在淡水和盐水中均具有良好的堵漏性能；再观察实施例5、7和8可以发现，在常温、120℃以及150℃下老化后得到的堵漏浆料同样均具有优异的堵漏性能，证明本发明提供的堵漏浆料具有优异的抗温性能。
比较实施例1和对比例2和3可以发现，不添加复合堵漏剂以及膨润土得到的堵漏浆料的承压能力以及承压时间均有大幅度降低，证明对比例2和3提供的堵漏浆料的堵漏效果较差。
比较实施例1和对比例1，实施例3和对比例4，实施例5和对比例7，实施例7和对比例5可以发现，不添加高分子吸水凝胶得到的堵漏浆料在淡水、盐水、120℃老化以及150℃老化后堵漏效果均较差，说明高分子吸水凝胶有助于提高堵漏浆料的抗温和抗盐性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种复配抗温堵漏浆料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (25)
1.一种复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述复配抗温堵漏浆料按照重量份包括如下组分：
高分子吸水凝胶 0.5~2重量份
膨润土 5~8重量份
碳酸钠 0.2~0.5重量份
复合堵漏剂 6~10重量份；
所述复合堵漏剂按照重量份包括如下组分：
核桃壳 20~30重量份
云母片 20~30重量份
贝壳 20~30重量份
石灰石粉 20~40重量份；
所述高分子吸水凝胶为聚丙烯酰胺/二氧化硅复合水凝胶，其通过将丙烯酰胺、交联剂和硅溶胶混合，加入引发剂在氮气保护条件下进行反应制备得到。
2.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述聚丙烯酰胺/二氧化硅复合水凝胶中二氧化硅的质量百分含量为5~20%。
3.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述交联剂包括N,N’-亚甲基双丙烯酰。
4.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸铵。
5.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述反应的温度为50~70℃。
6.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述反应的时间为20~26 h。
7.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述膨润土为钻井级膨润土。
8.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述碳酸钠为工业级碳酸钠。
9.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述核桃壳的粒径为0.4~5mm。
10.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述云母片的粒径为0.4~5mm。
11.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述贝壳的粒径为0.1~2mm。
12.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述石灰石粉的中值粒径为0.01~0.02 mm。
13.根据权利要求1所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述复配抗温堵漏浆料中还包括水和/或氯化钠。
14.根据权利要求13所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述复配抗温堵漏浆料中水的含量为90~110重量份。
15.根据权利要求13所述的复配抗温堵漏浆料，其特征在于，所述复配抗温堵漏浆料中氯化钠的含量为3~5重量份。
16.一种如权利要求1~15任一项所述复配抗温堵漏浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在水中加入碳酸钠、膨润土、复合堵漏剂、高分子吸水凝胶和任选地氯化钠进行混合，得到所述复配抗温堵漏浆料。
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述混合后还包括老化的步骤。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述老化的时间为20~28 h。
19.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方法具体包括：在水中先加入碳酸钠进行混合，再加入膨润土进行混合，再加入复合堵漏剂进行混合，再加入高分子吸水凝胶进行混合，最后加入任选地氯化钠进行混合，得到所述复配抗温堵漏浆料。
20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述加入碳酸钠进行混合的混合时间为1~3 min。
21.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述再加入膨润土进行混合的混合时间为10~30 min。
22.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述再加入复合堵漏剂进行混合的混合时间为4~6 min。
23.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述再加入高分子吸水凝胶进行混合的混合时间为4~6 min。
24.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述最后加入氯化钠进行混合的混合时间为4~6 min。
25.一种如权利要求1~15任一项所述的复配抗温堵漏浆料在石油钻井工程中的应用。
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| CN110105933A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-09 | 中国石油大学(华东) | 凝胶颗粒堵漏剂及其制备方法和应用 |
| CN110387222A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-10-29 | 西南石油大学 | 一种多孔凝胶封堵剂、其制备方法及应用 |
| CN111732942A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-10-02 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 温敏型凝胶堵漏浆 |
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- 2021-12-29 CN CN202111644335.3A patent/CN116063993B/zh active Active
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| Title |
|---|
| Nanoscale Polyacrylamide Copolymer/Silica Hydrogel Microspheres with High Compressive Strength and Satisfactory Dispersion Stability for Efficient Profile Control and Plugging;Zhenbo Li, Tianyu Zhao, Wei Lv,;《Ind. Eng. Chem. Res》;第10193−10202页 * |
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