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一种暂堵型凝胶堵漏剂及其制备方法与应用

文献发布时间:2024-05-31 01:29:11


一种暂堵型凝胶堵漏剂及其制备方法与应用

技术领域

本申请属于化工材料技术领域,具体涉及一种暂堵型凝胶堵漏剂及其制备方法与应用。

背景技术

井漏是目前钻井过程中最常见的井下复杂问题之一,直接降低钻井速度、增加钻井成本,是制约油气、天然气水合物、地热等储层勘探开发速度的主要技术瓶颈之一。井漏在不同类型地层均可能发生,其中以碳酸盐岩储层(裂缝、溶洞发育)漏失程度最严重,也最难解决。

凝胶堵漏技术是控制裂缝性恶性井漏的常用且有效技术之一,该技术通过向漏失层位注入一定量的高分子凝胶堵漏剂,固化后将裂缝封堵,起到隔离钻井液与地层流体、防止钻井液继续漏失的作用。

如中国专利申请CN109796949A中公开了一种抗高温凝胶堵漏剂及其制备方法与应用,所述的抗高温凝胶堵漏剂包括乙烯基聚合单体、固相有机大分子交联剂、第一引发剂、粒子增韧剂和纤维增韧剂。该发明还公开了上述凝胶堵漏剂的制备方法,包括:(I)将乙烯基聚合单体、固相有机大分子交联剂和粒子增韧剂加入到清水中高速搅拌,得到所述混合液a;(II)将纤维增韧剂加入所述混合液a中,第一次低速搅拌分散均匀,得到混合液b;(III)将第一引发剂加入所述混合液b中,第二次低速搅拌至其完全溶解,得到混合液c;将混合液c密封静置,进行固化成胶,得到高强度高韧性凝胶堵漏剂。所述凝胶堵漏剂在高温条件下同时具备高成胶强度和高剪切韧性,具有更高的承压能力以及优异的封堵效果。

再如现有技术高温成胶可降解聚合物凝胶堵漏剂的研制与评价(郭永宾;颜帮川;黄熠等,钻井液与完井液.2019,36(03))中公开:以甲基丙烯酸酐对明胶进行季铵化改性,合成了一种可聚合改性明胶交联剂。基于热熔胶的热塑性,成功将引发剂包覆在热熔胶颗粒中,实现高温缓释引发。利用丙烯酰胺(AM)和自制交联剂(DGCL)为原料研发了抗高温可降解聚合物凝胶堵漏剂P(AM-DGCL)。利用核磁共振对自制交联剂进行了结构表征,并对凝胶的力学行为、封堵能力和破胶性能进行了测试。150℃高温下成胶时间在2-13h可调;P(AM-DGCL)表现出优良的力学性能,断裂延伸率达1279%,拉伸强度为0.0425MPa;由于起化学交联作用的交联剂DGCL本身具有可破胶性,在高温和破胶剂的作用下P(AM-DGCL)凝胶16h破胶率达95%以上,保证了储层漏失封堵后的反排能力。

现有技术新型抗高温可控凝胶堵漏剂的研究(苏金磊;谢彬强;夏宏南,能源化工.2018,39(06)):为解决普通堵漏凝胶存在抗温、可控性较差等问题,通过分子结构设计,以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、疏水单体为原料合成了一种新型双亲聚合物,以新型双亲聚合物为主剂,通过与自制交联剂交联反应制备了一种新型凝胶堵漏剂。考察了聚合物质量分数、交联剂质量分数、成胶温度及交联时间对凝胶性能的影响,试验结果表明:堵漏剂成胶时间可控。凝胶抗温性能、黏弹性及堵漏性能评价结果表明:凝胶抗温性能较好,在140℃下老化24h后,仍有吐舌效应;应力为11Pa、振动频率为0.01-15Hz条件下,凝胶具有较好的黏弹性及剪切稀释性;凝胶承压能力较好,压力达到7MPa时,在10-20目砂石模拟漏层中10min的漏失量仅为2.3mL。

但是现有的堵漏剂普遍存在高温条件下成胶强度较低、凝胶高温稳定性能差,后续降解困难等问题,因此需要提供一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂及其制备方法。

发明内容

基于现有技术中存在的不足,本申请提供了一种凝胶堵漏剂具备高成胶强度,能够在高温150-200℃条件下交联固化,完成对漏失层位的封堵,并且成胶后降解简单,加入破胶剂后,凝胶堵漏剂在一定时间内充分降解,不会对地层环境造成污染。

为了实现上述目的,本申请通过以下技术方案实现:

一方面,本申请提供了一种暂堵型凝胶堵漏剂,包括以下质量百分比的原料:改性聚乙烯醇1-8%,耐温聚合物1-6%,有机交联剂0.2-2.5%,引发剂0.05-0.5%,高温稳定剂1-5%,余量为水。

优选地,所述的暂堵型凝胶堵漏剂,包括以下质量百分比的原料:改性聚乙烯醇2-6%,耐温聚合物1-5%,有机交联剂0.5-1.5%,引发剂0.1-0.4%,高温稳定剂3-5%,余量为水。

其中:

所述的耐温聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺和聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)中的一种或多种;所述聚乙烯吡咯烷酮的粘均分子量为10-25万,聚丙烯酰胺的粘均分子量为20-50万,聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)的粘均分子量为3-5万。

所述的有机交联剂为胺类化合物;

优选地,所述胺类化合物为乙二胺、三亚乙基四胺、甲叉双丙烯酰胺和四甲基乙二胺中的一种或多种。

所述引发剂为过硫酸盐;

优选地,所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。

所述的高温稳定剂为纳米SiO

所述的高温稳定剂为质量比1:1-3的纳米SiO

优选地,所述的高温稳定剂为质量比1:2-3的纳米SiO

所述的改性聚乙烯醇由带有苯环的羧酸衍生物与聚乙烯醇接枝反应得到,所述改性聚乙烯醇具有优异的热稳定性;所述改性聚乙烯醇的粘均分子量为25-45万;

进一步地,所述改性聚乙烯醇按如下方法制备得到:

(1)将聚乙烯醇加入有机溶剂I中,在氮气条件下加热到80℃,然后搅拌至完全溶解,得到溶液A;

(2)将带有苯环的羧酸衍生物加入溶液A中,继续搅拌至完全溶解,之后升温进行反应,得到反应混合物B;

(3)将反应混合物B冷却至室温后加入有机溶剂II中进行沉淀分离,然后将所得沉淀用丙酮抽提,经干燥、造粒,即得改性聚乙烯醇。

作为一些优选地实施方案,步骤(1)中所述有机溶剂I为无水乙醇、二甲基亚砜、二甲苯或氯仿;优选为二甲基亚砜;所述聚乙烯醇的质量与有机溶剂I的体积之比为0.05-0.25g:1mL,优选为0.05-0.2g:1mL。

进一步地,步骤(1)所述的聚乙烯醇的粘均分子量为10-35万,优选为10-25万。

进一步地,步骤(1)中所述搅拌的速率为200-800转/分钟,优选为300-500转/分钟。

进一步地,步骤(2)中所述带有苯环的羧酸衍生物为苯酐和/或邻苯二甲酸,优选为苯酐;所述带有苯环的羧酸衍生物的质量与有机溶剂I的体积之比为0.05-0.2g:1mL,优选为0.05-0.15g:1mL。

进一步地,步骤(2)中所述搅拌的速率为100-300转/分钟,优选为100-200转/分钟;所述升温为升温至110-130℃,所述反应的时间为10-15h。

进一步地,步骤(3)中所述有机溶剂II为无水乙醇、丙酮或氯仿,优选为丙酮。

进一步地,步骤(3)中所述有机溶剂II与溶液A中有机溶剂I的体积比为1:0.2-1,优选为1:0.5。

进一步地,步骤(3)中所述丙酮抽提的时间为2-5h,优选为3h,抽提除去未反应的羧酸衍生物和有机溶剂I;所述干燥为在60-80℃下真空干燥1-3h。

另一方面,本申请还提供了上述暂堵型凝胶堵漏剂的制备方法,包括步骤如下:

(i)将改性聚乙烯醇加入水中,搅拌至完全溶解后,室温下老化后得到溶液a;

(ii)向溶液a中加入耐温聚合物、有机交联剂、高温稳定剂,搅拌至分散均匀,得到混合液b;

(iii)将引发剂加入混合液b中,搅拌至分散均匀,得到成胶母液c,即为暂堵型凝胶堵漏剂。

作为一些优选地实施方案,步骤(i)中所述搅拌的速率为300-800转/分钟,优选为300-400转/分钟;所述搅拌时间为2-3h,优选为3h;所述老化时间为20-30h。

进一步地,步骤(ii)中所述搅拌的速率为400-800转/分钟,优选为400-500转/分钟。

进一步地,步骤(iii)中所述搅拌的速率为100-300转/分钟,优选为100-200转/分钟。

本发明制备得到的暂堵型凝胶堵漏剂可在温度为150-200℃条件下老化3-10h形成凝胶。

再一方面,本申请还提供了上述暂堵型凝胶堵漏剂在制备钻井液堵漏剂中的应用。

与现有技术相比,本申请的有益效果在于:

1、本发明的抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂,是改性聚乙烯醇和大分子耐温聚合物复配后与有机胺类交联剂反应而成,同时在聚乙烯醇骨架上引入了含有大量苯环的侧基的复杂支链结构,与传统乙烯基单体和有机交联剂交联形成的耐温凝胶体系相比,固化成胶后生成的凝胶的力学强度提升明显,具备优异的高温稳定性能,对漏失通道具有更好的封堵效果。

2、本发明中的改性聚乙烯醇是通过聚乙烯醇枝接带有苯环的羧酸衍生物形成,聚乙烯醇是一种多羟基聚合物,具有较高的反应活性,其性能受到枝接结构的影响,与带有苯环的羧酸衍生物发生接枝共聚反应后,引入了耐温功能性侧基苯环,抗温性能得到显著提高。同时聚乙烯醇骨架上存在丰富的交联位点,能够与其他大分子量的耐温聚合物发生交联反应,形成复杂网格状结构的凝胶体系。

3、本发明中涉及的耐温聚合物聚乙烯基吡咯烷酮,含有稳定的刚性五元环结构,并在五元环结构上连有乙烯基团,与改性后的聚乙烯醇交联聚合后,刚性五元环结构能够明显提升凝胶的力学强度,复杂的支链结构缠绕也使得交联后的凝胶网格结构更加稳定,凝胶体系抗温性能显著提高。

4、本发明的抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂中含有特定分子量的大分子耐温聚合物,耐温聚合物的分子量过高,体系粘度较大,成胶速度较快,不利于注入地层进行封堵,而耐温聚合物的分子量过小,交联程度较低,所得凝胶的强度较低;本发明中改性聚乙烯醇和耐温聚合物对凝胶堵漏剂具有重要影响,上述组分的比例过高,所得堵漏剂的粘度较大,成胶速度较快,不利于注入地层进行封堵,而上述组分的比例过低,所得凝胶堵漏剂的强度较低。

5、本发明的抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂的制备方法简单易操作,且封堵完成后可降解,加入30%浓盐酸溶液浸泡,酸根离子与构成凝胶骨架的聚合物分子链作用,通过强酸化作用使分子链断链变成小分子,24h后凝胶堵剂基本完成降解,可降解的性能有利于对储层的保护。

附图说明

图1是实施例1制备得到的凝胶堵漏剂Z-1成胶后的照片。

图2是实施例1制备的凝胶堵漏剂Z-1在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图3是实施例2制备的凝胶堵漏剂Z-2在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图4是实施例3制备的凝胶堵漏剂Z-3在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图5是对比例1制备的凝胶堵漏剂Z-4在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图6是对比例2制备的凝胶堵漏剂Z-5在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图7是对比例3制备的凝胶堵漏剂Z-6在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图8是对比例4制备的凝胶堵漏剂Z-7在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图9是对比例5制备的凝胶堵漏剂Z-8在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图10是对比例6制备的凝胶堵漏剂Z-9在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

图11是对比例7制备的凝胶堵漏剂Z-10在不同老化天数下G’和G”随时间的变化曲线。

具体实施方式

下面结合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,可市场获得;所述方法如无特殊说明均为现有技术。

实施例中所用改性聚乙烯醇按照基础实施例1的方法制备得到。

聚乙烯基吡咯烷酮的粘均分子量为22万;聚丙烯酰胺的粘均分子量为30万;聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的粘均分子量为4万。

纳米SiO

基础实施例1一种改性聚乙烯醇的制备方法

包括步骤如下:

(1)将10g聚乙烯醇(粘均分子量为20万)加入到100mL DMSO中,在通氮气条件下加热到80℃,然后在400转/分钟的搅拌速度下搅拌至完全溶解,得到溶液A。

(2)在80℃下,向步骤(1)所得溶液A中加入8g苯酐,继续在150转/分钟的搅拌速度下搅拌至完全溶解,之后升温至120℃,在120℃下反应12h后,得到反应混合物B。

(3)将反应混合物B自然冷却至室温后转移到盛有200mL丙酮的烧杯中进行沉淀分离,然后所得沉淀用丙酮抽提3h,除去未反应的苯酐和溶剂DMSO,并将抽提所得产物于真空烘箱中60℃下干燥2h,将所得固相物质造粒即为改性聚乙烯醇,其粘均分子量为35万。

实施例1一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂

包括以下质量百分比的原料:

改性聚乙烯醇5%,耐温聚合物5%,有机交联剂1%,引发剂0.1%,高温稳定剂4%,余量为水,各组分之和为100%;

其中,耐温聚合物聚乙烯基吡咯烷酮;有机交联剂为四甲基乙二胺;引发剂为过硫酸钾;高温稳定剂为纳米SiO

上述抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂的制备方法,包括以下步骤:

(i)将改性聚乙烯醇加入水中,在350转/分钟的搅拌速度下搅拌3h至完全溶解后,然后室温老化30h后得到溶液a;

(ii)然后向溶液a中加入耐温聚合物、有机交联剂、高温稳定剂,在450转/分钟的搅拌速度下搅拌至分散均匀,得到混合液b;

(iii)将引发剂加入混合液b,在150转/分钟的搅拌速度下搅拌至分散均匀,得到成胶母液c,即为抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂Z-1。

将本实施例所得抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂Z-1转入180℃高温烘箱中老化5h,所得凝胶如图1所示。

实施例2一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂

包括以下质量百分比的原料组成:

改性聚乙烯醇3%,耐温聚合物2%,有机交联剂0.5%,引发剂0.2%,高温稳定剂3%,余量为水,各组分之和为100%;

其中,耐温聚合物为聚丙烯酰胺;有机交联剂为四甲基乙二胺;引发剂为过硫酸铵;高温稳定剂为纳米SiO

上述抗高温可降解复合交联凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂Z-2。

实施例3一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂

包括以下质量百分比的原料组成:

改性聚乙烯醇6%,耐温聚合物5%,有机交联剂1.2%,引发剂0.3%,高温稳定剂5%,余量为水,各组分之和为100%;

其中,耐温聚合物为聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸);有机交联剂为甲叉双丙烯酰胺;引发剂为过硫酸钠;高温稳定剂为纳米SiO

上述抗高温可降解复合交联凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂Z-3。

对比例1

一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂如实施例1所述,所不同的是添加未改性的聚乙烯醇。

上述凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到凝胶堵漏剂Z-4。

对比例2

一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂如实施例1所述,所不同的是未添加耐温聚合物聚乙烯基吡咯烷酮。

上述凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到凝胶堵漏剂Z-5。

对比例3

一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂如实施例1所述,所不同的是未添加交联剂四甲基乙二胺。

上述凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到凝胶堵漏剂Z-6。

对比例4

一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂如实施例1所述,所不同的是未添加引发剂过硫酸钾。

上述凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到凝胶堵漏剂Z-7。

对比例5

一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂如实施例1所述,所不同的是未添加高温稳定剂纳米SiO

上述凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到凝胶堵漏剂Z-8。

对比例6

一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂如实施例1所述,所不同的是未添加改性聚乙烯醇。

上述凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到凝胶堵漏剂Z-9。

对比例7

一种抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂如实施例1所述,所不同的是添加的改性聚乙烯醇是由聚乙烯醇与对-苯乙烯磺酰氯接枝改性制得,其具体步骤如制备例1所述,所不同的是:步骤(2)中加入8g对-苯乙烯磺酰氯。

上述凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述,得到凝胶堵漏剂Z-10。

试验例

将实施例1-3以及对比例1-7制备的凝胶堵漏剂进行高温稳定性能、机械力学性能、封堵效果以及可降解性能的测试。

凝胶堵漏剂的高温稳定性能:将不同条件下制备得到的凝胶堵漏剂转移到高温烘箱中老化1-7天,设置老化温度为180℃,测试不同老化天数后凝胶堵漏剂的储能模量G’和损耗模量G”,凝胶的储能模量和损耗模量反映了高温老化后凝胶堵漏剂的强度。其中,凝胶堵漏剂的G’和G”采用哈克(HAAKE)MARS60旋转流变仪进行测试,哈克旋转流变仪的测试条件为扫描振荡模式,扫描频率为0-18Hz,绘制凝胶堵漏剂的G’和G”随高温老化天数的变化关系曲线,评价凝胶堵漏剂的抗高温性能以及高温稳定性,具体测试结果见图2-图11。

凝胶堵漏剂固化后的机械力学性能测试方法:采用万能电子拉伸试验机测试凝胶堵漏剂成胶(成胶条件:180℃下老化成胶5h)后的抗拉伸机械力学性能。其中,凝胶断裂应力越大,表明凝胶堵漏剂的力学强度越高,万能电子拉伸试验机的测试条件为拉伸速率为1mm/s,其结果见表1。

凝胶堵漏剂的封堵效果测试方法:采用高温高压堵漏测试装置测试凝胶堵漏剂对裂缝的封堵效果,使用长度35cm、裂缝宽度为8mm的钢制裂缝模型模拟裂缝漏失通道。具体测试方法:将2L凝胶堵漏剂倒入堵漏装置失水筒中;在其上部放入可移动活塞,然后旋紧桶盖密封;待其固化5h后,使用大排量平流泵注入钻井液进行加压,实时记录裂缝模型入口端压力,将钻井液从裂缝模型出口端漏失时的最高压力作为凝胶堵漏剂的最大封堵压力,测试温度为180℃,其结果如表2所示。

凝胶堵漏剂可降解性能评价方法:将实施例1制备的凝胶堵漏剂凝胶溶液在180℃下老化5h成胶,设置7组样品,将40cm3成胶所得凝胶分别置于浓度为5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%和35wt%的浓盐酸溶液中,每组样品中浓盐酸体积固定为200mL,静置观察凝胶放入前后的体积变化,凝胶体积降解至初始体积10%时的时间定为降解时间,其结果如表3所示。

表1凝胶堵漏剂机械力学性能测试数据

表2凝胶堵漏剂裂缝封堵效果测试数据

表3凝胶堵漏剂降解结果测试数据

综合图2-图4可以看出,凝胶堵漏剂Z-1、Z-2、Z-3在高温180℃下固化成胶后均能形成高强度的凝胶体系,其中凝胶堵漏剂Z-1的G’和G”最大,在高温180℃下老化1天后的G’和G”高达9135Pa和2213Pa,持续老化7天后,G’和G”分别为7120Pa和1640Pa,凝胶堵漏剂依然保持在较高强度,表现出优异的高温稳定性,在长时间高温老化条件下凝胶堵漏剂Z-1的G’和G”出现轻微下降,这是因为在持续的高温热震荡和热水解作用下,凝胶体系复杂的支链结构出现了轻微的断裂,但整体依然保持着非常紧密的三维网格交联结构,且大分子量聚合物使得凝胶溶液的表观黏度较大,在泵注过程中具备优异的抗剪切性能。180℃条件下凝胶堵漏剂的成胶时间为5h,2h凝胶堵剂开始固化成胶,有利于凝胶母液泵注到漏失地层后固化成胶,完成对漏失层位的封堵。实施例1、2、3中得到的凝胶堵漏剂Z-1、Z-2、Z-3的强度存在一定的差异,Z-1的强度和高温稳定性能均优于Z-2、Z-3,表明复配耐温聚合物、交联剂的选择以及调整各组分的质量分数对凝胶堵漏剂的强度有着一定的影响,施工过程中可以在本发明范围内调节各组分的质量分数来获得不同封堵强度的凝胶堵漏剂。而对比例1用聚乙烯醇替代实施例1中改性过后的聚乙烯醇,如图5所示,凝胶堵漏剂Z-4的G’和G”大幅下降,高温老化7天后分别为336Pa和112Pa,表明接枝耐温结构的改性聚乙烯醇对交联固化后凝胶体系的强度和高温稳定性能有着明显的增强作用。对比例2中没有添加聚乙烯基吡咯烷酮,如图6所示,凝胶堵漏剂Z-5的G’和G”出现一定程度的下降,高温老化7天后分别为2360Pa和432Pa,表明在本发明中提到的复配耐温聚合物对凝胶堵漏剂强度提升作用明显,聚乙烯基吡咯烷酮交联后,凝胶体系引入复杂的支链结构和刚性五元环,对交联结构的强度和抗温性能都有增强作用。对比例3没有加入交联剂四甲基乙二胺,如图7所示,凝胶堵漏剂Z-6的G’和G”同样出现一定程度的下降,高温老化7天后分别为4120Pa和716Pa,表明交联剂的加入能够使得聚合物之间的交联结构更加紧密,进一步提升凝胶堵剂的强度和耐温性能。对比例4、对比例5分别没有加入引发剂过硫酸钾和高温稳定剂硫脲和纳米SiO

从表1可以看出,本发明实施例1-3制备的凝胶堵漏剂固化后的最大拉伸断裂应力分别为825KPa、479KPa、592KPa,表明本发明180℃条件下制得的凝胶堵剂具有优异的抗拉伸机械力学性能。对比例1和对比例6制备的凝胶堵漏剂Z-4、Z-9的最大拉伸断裂应力分别为152KPa、35KPa,凝胶抗拉伸性能下降明显,表明在不添加改性聚乙烯醇和聚乙烯醇未改性条件下,凝胶强度下降明显,对比例7使用其他改性剂对聚乙烯醇改性,所得凝胶堵漏剂的凝胶强度下降。对比例2制备的凝胶堵漏剂Z-5未加入耐温聚合物聚乙烯基吡咯烷酮,最大拉伸断裂应力为306KPa,抗拉伸性能同样出现大幅度下降,改性聚乙醇和聚乙烯基吡咯烷酮复配之后,能够引入刚性环状结构和复杂的支链结构,增大空间位阻,增加凝胶体系的成胶强度。通过对比例3-5可以看出,除了凝胶主剂以外,相关添加剂的加入对凝胶堵漏剂的机械力学性能的提升具有一定的辅助作用。

从表2可以看出,同时本发明制备的抗高温高强度可降解暂堵型凝胶堵漏剂Z-1、Z-2、Z-3固化后对大裂缝的最高封堵压力为15.8MPa、8.7MPa、12.4MPa,封堵压力高,说明本发明的凝胶堵漏剂对于大裂缝具有优异的封堵效果。对比例1、对比例2和对比例6固化后对大裂缝的最高封堵压力为2.9MPa、7.6MPa、1.2MPa,封堵效果较差,表明本发明制备的改性聚乙烯醇和耐温聚乙烯基吡咯烷酮能显著提高凝胶堵漏剂的封堵强度。

从表3可以看出,本发明的凝胶堵剂具备可降解的性能,且降解机制简单,随着浓HCl溶液浓度提高,凝胶堵漏剂的降解时间逐渐缩短。在30wt%浓度浓HCl溶液中静置24h,破胶前后凝胶堵剂变化明显,凝胶体积缩小至较初始状态10%,溶液颜色加深,凝胶堵漏剂大幅度降解。强酸的加入,酸根离子与构成凝胶骨架的聚合物分子链作用,通过强酸化作用使分子链断链变成小分子,使得凝胶体系致密的网状交联结构被破坏。当浓HCl溶液浓度达到35wt%时,凝胶堵剂在15h左右降解至初始体积的10%。封堵后可降解的能力,对于产能恢复和保护储层有着重要的意义。

通过以上数据可以看出,本发明实施例制备的凝胶堵漏剂在高温180℃条件下,具备优异的热稳定性能、优异的机械力学性能以及较高的封堵强度,说明本发明的凝胶堵漏剂具有耐高温、高强度以及可降解的优点。

以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变形,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

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