多情况适用化学凝胶复合堵漏体系及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉石油勘探开发中的钻井堵漏技术领域，更具体地说，涉及一种多情况适用化学凝胶复合堵漏体系、制备方法及其应用。

背景技术

随着油气资源的不断勘探开发，井漏已成为钻井过程中频繁出现的难题，严重井漏更会造成工期大量延误，甚至形成更严重的井下事故，从而导致钻井成本大量增加，经济损失严重，因此，井漏难题需要进行重点研究。

针对井漏难题，特别是复杂地层钻井液漏失，出现常规堵漏材料对漏失地层适应性差，粒径级配难以与漏失通道尺寸相匹配，从而出现“封门”等问题；常规堵漏材料存在承压能力和驻留能力不足等问题，导致一次堵漏成功率低、堵漏方法难以重复问题；常规堵漏材料适用范围窄，一般针对水基钻井液或油基钻井液研究专门的堵漏体系，两种体系存在壁垒，且适用于油基钻井液的堵漏材料较匮乏。因此，需要研制出一种能克服上述问题的堵漏体系。

发明内容

本发明提供化学凝胶复合堵漏体系及其制备方法和应用，该堵漏体系成胶时间可控，适用范围广，与卤水、水基钻井液、油基钻井液均具有良好的配伍性，并且与岩石有良好的粘附性，便于在漏失通道的驻留。

本发明提供一种化学凝胶复合堵漏体系，包括如下组分：化学凝胶、膨润土浆、引发剂、固化剂、悬浮剂和刚性堵漏材料，其配比以膨润土浆重量为基准计为：膨润土浆400份，化学凝胶400份，增粘剂1～2份，固化剂0.05～0.2份，引发剂0.05～0.2份，刚性堵漏材料0-72份；其中：

所述膨润土浆为淡水钠基膨润土浆、盐水钠基膨润土浆、淡水钙基膨润土浆和盐水钙基膨润土浆中的一种或两种；

所述化学凝胶由丙烯酸单体经自由基聚合反应制得；

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢和过氧化甲乙酮中的一种或几种；所述固化剂为二氨基环己烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、联苯胺、酰胺基胺类等中的一种或几种；

所述悬浮剂为黄孢胶、黄原胶、XC聚合物、瓜胶及衍生物、高粘聚阴离子纤维素、PAC、羟乙基纤维素、高粘羧甲基纤维素等中的一种或几种；

所述刚性堵漏材料为单封、随钻、核桃壳、云母、纤维混合物、复合Ⅰ型、复合Ⅱ型等中的一种或几种；

在本发明中，膨润土浆用于流型调节、提升整体弹韧性以及协助其他组分均匀悬浮；引发剂用于诱导反应发生；固化剂用于促进形成固化体；悬浮剂用于增粘、絮凝、改变流型、降滤失、改善弹韧性等；刚性堵漏材料用于填充，提供骨架结构，提高体系结构强度。

本发明化学凝胶复合堵漏体系作用原理为：①控制好稠化时间，配制好的堵漏浆可以在进入漏层后，受地层温度影响，引发剂和固化剂被激活，缓慢形成一整段固化凝胶段塞；②通过调整引发剂和固化剂加量，控制堵漏浆稠化时间，掌握好其在开始形成固化体和最终形成固化体的时间，从其开始形成类固化体的粘弹性浆体时打入地层，在漏层处迅速形成一个整体的固化体段塞，该方法提高了堵漏浆整体的粘附性、抗冲刷性，提高了堵漏成功率。同时，膨润土浆和增粘剂能提高整个堵漏体系的悬浮性，提高所形成固化体内部的粘聚力，提升固化体整体的弹韧性和抗拉伸能力，使其不易被外力影响而断裂失效。刚性堵漏材料可提升固化体的整体强度，提升其承压能力。

实施本发明的化学凝胶复合堵漏体系，具有以下有益效果：

(1)化学凝胶复合堵漏体系稠化时间可控，最快在十几秒，其他稠化时间可根据现场施工要求进行具体调整；

(2)化学凝胶复合堵漏体系自身是广谱封堵体系，不受裂缝大小影响，适用范围广，能够适用于水基堵漏或油基堵漏；

(3)化学凝胶不添加刚性堵漏材料时自身所形成的固化体强度>7MPa；

(4)增压稠化仪中化学凝胶堵漏剂形成的固化体与其具有良好的粘附性，说明化学凝胶复合堵漏体系具有良好的粘附性；

(5)可以通过控制化学凝胶和膨润土浆比例、固化剂加量、引发剂加量等控制化学凝胶复合堵漏体系的稠化时间和强度。

本发明化学凝胶复合堵漏体系具有稠化时间和强度任意可调、弹韧性好、配方组成及现场施工简单、经济性强、适用范围广等特性，水基堵漏、油基堵漏均能适用。可实现在地面预成胶、在地层完全成胶固化，也能实现直接在漏层形成强结构固化体，且该固化体与漏层壁面有较强粘附性，驻留性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是化学凝胶堵漏剂稠化曲线图(稠化时间16min)；

图2是化学凝胶堵漏剂固化体与增压稠化仪装液杠转子的强粘附性；

图3是未加悬浮剂静置导致的堵漏颗粒沉降示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中所述方法如无特殊说明均为常规方法；所用试剂如无特殊说明均可市购获得。

实施例1

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的化学凝胶复合堵漏体系在卤水浅层堵漏中的应用方法。

按照重量配比称取400份钠基淡水膨润土浆在室温条件下搅拌并依次加入1份黄原胶、0.1份引发剂、0.1份固化剂、72份复合Ⅰ型堵漏材料，待引发剂和固化剂充分溶解后，搅拌条件下加入400份化学凝胶，搅拌充分后得到化学凝胶复合堵漏浆；

将制得的堵漏浆打入漏层，当其接触到地层卤水时会加速固化，增强其在地层的滞留性，利于其后续快速形成整个固化体，阻止了化学凝胶复合堵漏浆的漏失，提高堵漏成功率。

表1实施例1卤水加速固化性能测试数据

实施例2

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的化学凝胶复合堵漏体系在钙钾基水基堵漏中的应用方法。

按照重量配比称取400份钠基淡水膨润土浆在室温条件下搅拌并依次加入1份黄原胶、0.05份引发剂、0.05份固化剂、16份复合Ⅰ型堵漏材料，待引发剂和固化剂充分溶解后，搅拌条件下加入400份化学凝胶，搅拌充分后得到化学凝胶复合堵漏浆；

将化学凝胶复合堵漏浆直接打入漏层，侯凝后下钻扫塞。

表2钙钾基钻井液对实施例2的性能影响测试数据

表3实施例2与钙钾基钻井液的配伍性能测试数据

实验条件：65℃*16h；PV-塑性粘度，YP-动切力，FL

实施例3

本实施例在于说明采用本发明的方法制备的化学凝胶复合堵漏体系在油基堵漏中的应用方法。

按照重量配比称取200份钙基淡水膨润土浆在室温条件下搅拌并依次加入1.5份黄原胶、0.05份引发剂、0.05份固化剂、48份复合Ⅰ型堵漏材料，待引发剂和固化剂充分溶解后，搅拌条件下加入400份化学凝胶，搅拌充分后得到化学凝胶复合堵漏浆；

用盐水做前置液，缩短化学凝胶复合堵漏浆在地层的稠化时间，增强化学凝胶复合堵漏浆在地层的滞留性，提高化学凝胶复合堵漏浆在油基堵漏中的成功率。

表4油基钻井液对实施例3的性能影响测试数据

表5实施例3与油基钻井液的配伍性能测试数据

实验条件：90℃*16h；PV-塑性粘度，YP-动切力，FL

对比例1

本对比例采用与实施例1相似的方法制备化学凝胶复合堵漏浆，不同的是，本对比例中不加入膨润土或黄原胶或二者均不加。如图3所示，未加悬浮剂静置导致堵漏颗粒沉降。

对比例2

本对比例采用与实施例3相似的方法制备化学凝胶复合堵漏浆，不同的是，调整引发剂和固化剂比例，会造成不同实验现象。

表6对比例2性能测试数据

通过表1结果表明，采用本发明制得的化学凝胶堵漏剂遇现场卤水，会一定程度缩短固化时间，该现象能使该堵漏剂提高卤水堵漏的驻留能力和成功率。

通过表2、表3结果表明，采用本发明制得的化学凝胶堵漏剂与钙钾基钻井液具有良好的配伍性，钙钾基钻井液对成胶时间影响也较小。

通过表4、表5结果表明，采用本发明制得的化学凝胶堵漏剂与油基钻井液具有良好的配伍性，油基钻井液对成胶时间影响也较小。

本发明提供的化学凝胶复合堵漏体系制备工艺简单，成本较低，并且能有效解决部分浅表层漏失、水基堵漏、油基堵漏问题，应用前景广阔。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。