CN114854380B - 一种复合型凝胶堵漏剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型凝胶堵漏剂及其制备方法和使用方法。以质量和为100%计，该复合型凝胶堵漏剂包括：改性植物胶20~45%，丙烯基聚合物10~30%，石灰石粉40~60%，植物纤维5~10%。该制备方法包括以下步骤：将改性植物胶和丙烯基聚合物加入混料机中搅拌5~10min，然后再加入石灰石粉，搅拌均匀后再加入植物纤维，室温下搅拌20~30min，得到复合型凝胶堵漏剂。本发明旨在提供一种复合型凝胶堵漏剂及其制备方法和使用方法，该复合型凝胶堵漏剂遇水或水基钻井液膨胀形成具有一定强度的凝胶体，具有高抗剪切结构粘度，能暂堵、隔离漏层，增大漏失通道中的流动阻力，有效防止钻井液漏失，抗温可达120℃。
Description
技术领域
本发明涉及油气工程技术领域，尤其涉及一种复合型凝胶堵漏剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
随着油气勘探开发的深入，钻井过程中钻遇的地层越来越复杂。因地层破碎、裂缝孔洞发育、部分地层胶结性差等诸多问题的存在，钻井中常发生各种渗透性、裂缝性、破碎性、溶洞性等漏失，并且有的漏层对压力十分敏感，钻井液的安全密度窗口窄。针对这些问题，使用常规的桥塞堵漏或单一的化学凝胶堵漏，其效果均不佳，亟需一种新型堵漏剂来提高堵漏效果。
发明内容
本发明旨在提供一种复合型凝胶堵漏剂及其制备方法和使用方法，该复合型凝胶堵漏剂遇水或水基钻井液膨胀形成具有一定强度的凝胶体，具有高抗剪切结构粘度，能暂堵、隔离漏层，增大漏失通道中的流动阻力，有效防止钻井液漏失，抗温可达120℃。
本发明采用的技术方案是：
一种复合型凝胶堵漏剂，以质量和为100%计，包括：
改性植物胶20~45%；
丙烯基聚合物10~30%；
石灰石粉40~60%；
植物纤维5~10%。
进一步地，以质量份计，所述改性植物胶包括以下原料：
黄原胶0.1~0.6份；
瓜胶0.04~0.3份；
田菁胶0.2~0.6份；
香豆胶0.1~1.2份；
魔芋胶0.01~0.15份；
槐豆胶0.01~0.2份。
进一步地，所述丙烯基聚合物包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的一种或多种。
进一步地，所述石灰石粉采用10目、80目、200目、1000目的石灰石粉按重量比1:2:1:1配置而成。
进一步地，所述石灰石粉采用椰子油、棕榈油、大豆油、矿物油、单硬脂酸甘油脂或者油酸酰胺作为表面处理剂，进行表面处理；其中，表面处理剂的用量为石灰石粉重量的0.5~5%。
进一步地，所述表面处理剂采用水溶性的C4～C8的低级醇醚进行溶解稀释，低级醇醚的用量为表面处理剂重量的10~50%。
进一步地，所述植物纤维的长度为0.1~10mm。
进一步地，所述植物纤维为稻壳、玉米秸秆、木屑、棉籽壳的一种或多种。
制备前述的复合型凝胶堵漏剂的方法，所述方法包括以下步骤：
将改性植物胶和丙烯基聚合物加入混料机中搅拌5~10min，然后再加入石灰石粉，搅拌均匀后再加入植物纤维，室温下搅拌20~30min，得到复合型凝胶堵漏剂。
使用前述的复合型凝胶堵漏剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将复合型凝胶堵漏剂与水按照重量比2~5：100配置成堵漏浆液，然后将堵漏浆液注入漏层。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种复合型凝胶堵漏剂，其包括改性植物胶20~45%，丙烯基聚合物10~30%，石灰石粉40~60%，植物纤维5%~10%。使用本发明复合型凝胶堵漏剂时，先将复合型凝胶堵漏剂与水按照2~5:100的质量比混合均匀得到堵漏浆液，然后将堵漏浆液注入漏层。该复合型凝胶堵漏剂遇水后，吸水膨胀形成凝胶体，且凝胶体具有高抗剪切结构粘度。使用该复合型凝胶堵漏时，石灰石粉颗粒材料在漏失通道中架桥变缝为孔，逐级填充缩小漏失通道。改性植物胶和丙烯基聚合物溶解、溶胀形成凝胶挤入堵塞中，利用其静止胶凝强度滞留形成致密封堵，进而提高承压强度，增强堵漏效果。植物纤维分散后能够起到补强的作用。
本发明中的复合凝胶堵漏剂具有以下特点：
1、本发明制得的复合型凝胶堵漏剂，遇水或水基钻井液膨胀形成具有一定强度的凝胶体，抗温可达120℃。
2、本发明制得的复合型凝胶堵漏剂形成的堵漏浆液具有高抗剪切结构粘度，暂堵、隔离漏层，增大漏失通道中的流动阻力，有效防止钻井液漏失。
3、本发明制得的复合型凝胶堵漏剂现场配制简单快捷，可在半小时内配制好，可适用于井段小于3000米的长井段渗漏、小漏，以及井段小于3000米的大、中型井漏堵后的强化。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。
一种复合型凝胶堵漏剂，以质量和为100%计，包括：
改性植物胶20~45%；
丙烯基聚合物10%~30%；
石灰石粉40%~60%；
植物纤维5~10%。
使用本发明复合型凝胶堵漏剂时，先将复合型凝胶堵漏剂与水按照2~5:100的质量比混合均匀得到堵漏浆液，然后将堵漏浆液注入漏层。该复合型凝胶堵漏剂遇水后，吸水膨胀形成凝胶体，且凝胶体具有高抗剪切结构粘度。使用该复合型凝胶堵漏时，石灰石粉颗粒材料在漏失通道中架桥变缝为孔，逐级填充缩小漏失通道。改性植物胶和丙烯基聚合物溶解、溶胀形成凝胶挤入堵塞中，利用其静止胶凝强度滞留形成致密封堵，进而提高承压强度，增强堵漏效果。植物纤维分散后能够起到补强的作用。
进一步地，所述改性植物胶包括：
黄原胶0.1~0.6份；
瓜胶0.04~0.3份；
田菁胶0.2-0.6份；
香豆胶0.1-1.2份；
魔芋胶0.01~0.15份；
槐豆胶0.01~0.2份。
进一步地，所述丙烯基聚合物包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的一种或多种。
进一步地，所述石灰石粉采用10目、80目、200目、1000目的石灰石粉按重量比1:2:1:1配置而成。
进一步地，所述石灰石粉采用椰子油、棕榈油、大豆油、矿物油、单硬脂酸甘油脂或者油酸酰胺作为表面处理剂，进行表面处理；其中，表面处理剂的用量为石灰石粉重量的0.5~5%。
进一步地，所述表面处理剂采用水溶性的C4～C8的低级醇醚进行溶解稀释，低级醇醚的用量为表面处理剂重量的10~50%。
本实施例中，石灰石粉经过表面处理后，提高其在水基钻井液中的分散性能，促使其更好的进入到孔隙中进行架桥。
进一步地，所述植物纤维的长度为0.1~10mm。
进一步地，所述植物纤维为稻壳、玉米秸秆、木屑、棉籽壳的一种或多种。
制备前述的复合型凝胶堵漏剂的方法，所述方法包括以下步骤：
将改性植物胶和丙烯基聚合物加入混料机中搅拌5~10min，然后再加入石灰石粉，搅拌均匀后再加入植物纤维，室温下搅拌20~30min，得到复合型凝胶堵漏剂。
参照上述方法配置是实施例1、实施例2、实施例3和实施例4，具体的实施例1~3的组成如表1中所示。其中，实施例4的组成和实施例3相同，区别在于实施例4中的石灰石粉进行了表面处理。
表1 组成
| 改性植物胶 | 丙烯基聚合物 | 石灰石粉 | 植物纤维 | |
| 实施例1 | 42%（黄原胶0.1份、瓜胶0.04份、田菁胶0.2份、香豆胶0.1份、魔芋胶0.01份、槐豆胶0.01份混合均匀） | 聚丙烯酸盐12% | 41%（10目、80目、200目、1000目的石灰石粉按重量比是1:2:1:1） | 5% |
| 实施例2 | 35%（黄原胶0.4份、瓜胶0.2份、田菁胶0.4份、香豆胶0.8份、魔芋胶0.1份、槐豆胶0.15份混合均匀） | 聚丙烯酰胺15% | 43%（10目、80目、200目、1000目的石灰石粉按重量比是1:2:1:1） | 7% |
| 实施例3 | 22%（黄原胶0.6份、瓜胶0.3份、田菁胶0.6份、香豆胶1.2份、魔芋胶0.15份、槐豆胶0.2份混合均匀） | 丙烯酸-丙烯酰胺共聚物22% | 48%（10目、80目、200目、1000目的石灰石粉按重量比是1:2:1:1） | 8% |
实施例1~4的外观以及含水率见下表2所示。
表2 外观和含水率测试结果
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 外观 | 粉末 | 粉末 | 粉末 | 粉末 |
| 水分，% | 4.5 | 3.8 | 3.2 | 3.5 |
称取实施例1~4配制的凝胶堵漏剂6g，取300mL蒸馏水，搅拌20min，室温密闭养护4h。观察水溶液外观，测试其流动度、pH值，并用FA无渗透滤失仪测试60目-80目砂床0.7MPa30min条件下的砂床漏失量、凝胶侵入砂床深度，测试结果见下表3所示：
表3 流动度和砂床漏失量测试结果
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 水溶液外观 | 凝胶状 | 凝胶状 | 凝胶状 | 凝胶状 |
| 流动度，cm | 8.5 | 10.1 | 12.5 | 13.1 |
| pH值 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| 凝胶侵入砂床深度，cm | 2 | 4 | 5 | 5 |
| 砂床漏失量，mL | 0 | 0 | 0 | 0 |
从上表3可知，2%凝胶堵漏剂溶于水后具有凝胶状态，其堵漏浆液具有良好的封堵性。
称取实施例1~4配制的凝胶堵漏剂6g，取300mL蒸馏水，搅拌20min，室温密闭养护4h。将其装入内置内衬筒的陈化釜中于120℃静恒温16h，冷却开罐，测试其流动度，并用FA无渗透滤失仪测试60目-80目砂床0.7MPa 30min条件下的砂床漏失量、凝胶侵入砂床深度，测试结果见下表4所示。
表4 老化后的流动度和砂床漏失量测试结果
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 流动度，cm | 17 | 19 | 20 | 21 |
| 凝胶侵入砂床深度，cm | 10.2 | 10.5 | 10.1 | 10.2 |
| 砂床漏失量，mL | 0 | 0 | 0 | 0 |
从上表4可知，2%凝胶堵漏浆经120℃老化后仍旧具有良好的封堵性，说明可抗120℃。
在4%膨润土浆中加入实施例1~4配制的凝胶堵漏剂2%，搅拌20min，测试其流动度、API失水，并用FA无渗透滤失仪测试60目-80目砂床0.7MPa 30min条件下的砂床漏失量。同时测试空白基浆（即4%膨润土浆）， 测试结果见下表5所示。
表5 应用测试结果
| 项目 | 4%膨润土浆 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 流动度，cm | / | 8.5 | 9.1 | 9.5 | 9.5 |
| API失水，mL | 24 | 9.2 | 9.8 | 10.0 | 9.9 |
| 凝胶侵入砂床深度，cm | 全渗透 | 1 | 2 | 2 | 2 |
| 砂床漏失量，mL | 29 | 0 | 0 | 0 | 0 |
从上表5可知，在4%膨润土浆中加入凝胶堵漏剂后，API失水明显降低，对砂床有明显的封堵作用。
Claims (7)
1.一种复合型凝胶堵漏剂，其遇水后可吸水膨胀形成凝胶体，利用静止胶凝强度滞留形成致密封堵，其特征在于，以质量和为100%计，包括：改性植物胶20~45%；丙烯基聚合物10~30%；石灰石粉40~60%；植物纤维5~10%；
其中，以质量份计，所述改性植物胶包括以下原料：黄原胶0.1~0.6份；瓜胶0.04~0.3份；田菁胶0.2~0.6份；香豆胶0.1~1.2份；魔芋胶0.01~0.15份；槐豆胶0.01~0.2份；
所述丙烯基聚合物包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的一种或多种；
所述石灰石粉采用10目、80目、200目、1000目的石灰石粉按重量比1:2:1:1配置而成。
2.根据权利要求1所述的复合型凝胶堵漏剂，其特征在于，所述石灰石粉采用椰子油、棕榈油、大豆油、矿物油、单硬脂酸甘油脂或者油酸酰胺作为表面处理剂，进行表面处理；其中，表面处理剂的用量为石灰石粉重量的0.5~5%。
3.根据权利要求2所述的复合型凝胶堵漏剂，其特征在于，所述表面处理剂采用水溶性的C4～C8的低级醇醚进行溶解稀释，低级醇醚的用量为表面处理剂重量的10~50%。
4.根据权利要求1所述的复合型凝胶堵漏剂，其特征在于，所述植物纤维的长度为0.1~10mm。
5.根据权利要求4所述的复合型凝胶堵漏剂，其特征在于，所述植物纤维为稻壳、玉米秸秆、木屑、棉籽壳的一种或多种。
6.制备权利要求1~5中任意一项所述的复合型凝胶堵漏剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将改性植物胶和丙烯基聚合物加入混料机中搅拌5~10min，然后再加入石灰石粉，搅拌均匀后再加入植物纤维，室温下搅拌20~30min，得到复合型凝胶堵漏剂。
7.使用权利要求1~5中任意一项所述的复合型凝胶堵漏剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将复合型凝胶堵漏剂与水按照重量比2~5：100配置成堵漏浆液，然后将堵漏浆液注入漏层。
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