CN114836181A - 一种耐油可变形封堵颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐油可变形封堵颗粒，耐油可变形封堵颗粒内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有含氟聚合物。同时本发明还给出了一种耐油可变形封堵颗粒的制备方法，包括橡胶颗粒的选择、清洗、表面润湿、超声振动喷淋等。在压力或温度条件下，涂覆有含氟聚合物的橡胶可以发生弹性变形，封堵孔缝效果良好，且由于外壳涂覆有含氟聚合物，可变形封堵颗粒在油相中不会发生溶解，在油基钻井液中长时间高温高压浸泡条件下仍具有良好的弹性变形能力和封堵性能。
Description
技术领域
本发明涉及油基钻井液用堵漏剂技术领域，特别涉及一种耐油可变形封堵颗粒及其制备方法。
背景技术
井漏是钻井过程中最常见的一种井下复杂情况，不仅耗费大量作业时间、人力和财力，如果井漏处理不当，还会诱发卡钻、井塌和井喷等严重事故。由于井漏问题的复杂性，一直是困扰国内外油气钻探的重大工程技术难题，至今未能完全解决。国外统计资料表明，全球石油行业中井漏发生率约占总井数的20%～25%，每年因为井漏而耗费的资金高达30亿美元。
随着油气资源勘探开发程度的不断提高，钻探开发范围已逐步走向深层超深层、海洋深水、压力衰竭等复杂地质条件地层，其对钻井液技术也提出了更高的要求，其中油基钻井液逐渐成为首选钻井液体系，但与水基钻井液相比，油基钻井液更容易发生井眼漏失，且井漏现场处理困难，一旦发生井漏，往往会造成重大经济损失。油基钻井液的漏失问题日益突出，大大限制了其规模化推广应用。
油基钻井液的漏失机理不同于水基钻井液，但目前国内油基钻井液专用堵漏材料缺乏，现场多使用常规水基钻井液防漏堵漏材料，例如核桃壳、锯末等，它们的亲水性强，在油基钻井液环境中容易膨胀、变质、降解，堵漏效果的持久性差，而且与油基钻井液的配伍性能差，对油基钻井液的流变性能影响较大，不能形成有效封堵，导致井漏、复漏频繁，经济损失严重。橡胶颗粒是一种具有良好可变形性能的封堵材料，但橡胶颗粒在油基钻井液中高温下长时间浸泡会引起橡胶强度、弹性等性能下降，从而造成无法形成有效的封堵或钻井过程中引发复漏。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术的不足，提供一种耐油可变形封堵颗粒及其制备方法。
通过改变橡胶的不耐油特性，利用其压力、温度变形性能可以有效在地层裂缝、孔喉中形成堆积封堵层，从而实现对裂缝漏层的有效封堵。
其技术方案如下：
一种耐油可变形封堵颗粒，内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有含氟聚合物。
所述橡胶颗粒包括天然橡胶或合成橡胶，其粒径范围为1-5mm。
前述耐油可变形封堵颗粒的制备方法包括：
（1）选取粒径均匀的橡胶颗粒清洗干净、烘干；
（2）先后用乙酸溶液和丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，使所有橡胶颗粒表面充分润湿；
（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径；
（4）打开超声振动筛，用聚四氟乙烯溶液进行喷淋，喷淋均匀冷却至室温即可得到耐油可变形封堵颗粒。
所述耐油可变形封堵颗粒的制备方法，进一步包括：
（1）选取粒径粒径范围为1-5mm的均匀橡胶颗粒清洗干净、烘干；
（2）先后用质量分数为8%的乙酸溶液和5%的丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，喷淋过程中不断翻动橡胶颗粒，确保所有橡胶颗粒表面充分润湿；
（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径；
（4）打开超声振动筛，控制超声频率在20-30KHZ之间，振动频率在45-55HZ，调节温度至30-35℃，用质量分数为10-20%的聚四氟乙烯溶液进行喷淋，喷淋过程中保持振动，喷淋均匀冷却至室温即可得到耐油可变形封堵颗粒。
本发明所述耐油可变形封堵颗粒主要是用作油基钻井液堵漏剂，与现有技术相比，具有如下优点：相较于现有弹性堵漏材料，耐油可变形封堵颗粒耐油性能更好，强度更大，在油基钻井液中长时间高温高压浸泡条件下仍具有良好的弹性变形能力和封堵性能。在井底条件下，耐油可变形封堵颗粒的弹性内核会发生形变，涂覆在内核表面的含氟聚合物并不会发生脱落，会紧紧贴在橡胶内核的表面，从而防止橡胶颗粒与油相相溶。涂覆在表面的含氟聚合物也大大增加了弹性内核的强度，承压能力更高。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但是本发明不仅限于这些例子。采用堵漏评价模拟实验装置考察弹塑性封堵颗粒在油基钻井液中的封堵性能。
实施例1
一种耐油可变形封堵颗粒，内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有含氟聚合物。其中，橡胶颗粒为天然橡胶，粒径范围为1-3mm。
该耐油可变形封堵颗粒的制备方法包括：
（1）选取粒径粒径范围为1-3mm的均匀橡胶颗粒清洗干净、烘干；
（2）先后用质量分数为8%的乙酸溶液和5%的丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，喷淋过程中不断翻动橡胶颗粒，确保所有橡胶颗粒表面充分润湿；
（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径以防漏失；
（4）打开超声振动筛，控制超声频率在30KHZ之间，振动频率在55HZ，调节温度至35℃，用质量分数为20%的聚四氟乙烯溶液进行喷淋，喷淋过程中保持振动、关闭超声，喷淋均匀冷却至室温即可得到耐油可变形封堵颗粒。
一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为3%的耐油可变形封堵颗粒（实施例1，粒径1-3m）和质量分数为2%的酸溶膨胀堵漏剂。
实施例2
一种耐油可变形封堵颗粒，内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有含氟聚合物。其中，橡胶颗粒为天然橡胶，粒径范围为3-5mm。
该耐油可变形封堵颗粒的制备方法包括：
（1）选取粒径范围为3-5mm的均匀橡胶颗粒清洗干净、烘干；
（2）先后用质量分数为8%的乙酸溶液和5%的丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，喷淋过程中不断翻动橡胶颗粒，确保所有橡胶颗粒表面充分润湿；
（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径以防漏失；
（4）打开超声振动筛，控制超声频率在25KHZ之间，振动频率在50HZ，调节温度至30℃，用质量分数为15%的聚四氟乙烯溶液进行喷淋，喷淋过程中保持振动，喷淋均匀冷却至室温即可得到耐油可变形封堵颗粒。
一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为2%的耐油可变形封堵颗粒（实施例2中的粒径3-5mm）和质量分数为3%的耐油可变形封堵颗粒（实施例1中的粒径1-3mm）。
实施例3
一种耐油可变形封堵颗粒，内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有含氟聚合物。其中，橡胶颗粒为天然橡胶，粒径范围为1-3mm。
该耐油可变形封堵颗粒的制备方法包括：
（1）选取粒径粒径范围为1-3mm的均匀橡胶颗粒清洗干净、烘干；
（2）先后用质量分数为8%的乙酸溶液和5%的丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，喷淋过程中不断翻动橡胶颗粒，确保所有橡胶颗粒表面充分润湿；
（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径以防漏失；
（4）打开超声振动筛，控制超声频率在20KHZ之间，振动频率在45HZ，调节温度至30℃，用质量分数为10%的聚四氟乙烯溶液进行喷淋，喷淋过程中保持振动，喷淋均匀冷却至室温即可得到耐油可变形封堵颗粒。
一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为5%的耐油可变形封堵颗粒（粒径1-3mm）。
对比例1
一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为5的橡胶颗粒（粒径1-3m）。
对比例2
一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为3%的橡胶颗粒（粒径1-3m）和质量分数为2%的酸溶膨胀堵漏剂。
实验方法：取3L油基浆加入堵漏模拟装置中，评价对5×4mm缝宽的楔形裂缝的堵漏能力。实验温度150℃，实验压力5MPa，记录压力随时间的变化关系。
由表1数据可知，与对比例相比，采用本发明所述的油基钻井液用弹塑性封堵颗粒，在高温高压条件下，承压封堵性能更好，长时间承压条件下压降更小，表明在油基钻井液中具有更好长期承压能力。
Claims (9)
1.一种耐油可变形封堵颗粒的制备方法，其特征在于，包括：
（1）选取粒径均匀的橡胶颗粒进行清洗后烘干；
（2）先后用乙酸溶液和丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，使橡胶颗粒表面均充分润湿；
（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径；
（4）打开超声振动筛，用聚四氟乙烯溶液进行喷淋，喷淋均匀冷却至室温即可得到油基钻井液用弹塑性封堵颗粒。
2.根据权利要求1所述的耐油可变形封堵颗粒的制备方法，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径粒径范围为1-5mm。
3.根据权利要求1所述的耐油可变形封堵颗粒的制备方法，其特征在于，所述乙酸溶液的质量分数为8%。
4.根据权利要求1所述的耐油可变形封堵颗粒的制备方法，其特征在于，所述丙三醇溶液的质量分数为5%。
5.根据权利要求1所述的耐油可变形封堵颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）具体包括：
打开超声振动筛，控制超声频率在20-30KHZ之间，振动频率在45-55HZ，调节温度至30-35℃，用质量分数为10-20%的聚四氟乙烯溶液进行喷淋，喷淋过程中保持振动，喷淋均匀冷却至室温即可得到油基钻井液用弹塑性封堵颗粒。
6.一种耐油可变形封堵颗粒，其特征在于，所述封堵颗粒外层涂覆有含氟聚合物。
7.根据权利要求6所述的耐油可变形封堵颗粒，其特征在于，所述含氟聚合物为聚四氟乙烯。
8.根据权利要求6或7所述的耐油可变形封堵颗粒，其特征在于，所述封堵颗粒为橡胶颗粒。
9.根据权利要求8所述耐油可变形封堵颗粒，其特征在于，所述橡胶颗粒为合成或天然橡胶，其粒径范围为1-5mm。
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