一种凝胶堵漏剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于油田化学石油钻井堵漏剂技术领域，特别涉及一种凝胶堵漏剂及其制备方法。甲醛与三聚氰胺在碱性环境下羟甲基化反应制备可反应材料A；可反应材料A、丙烯酸类单体B以及丙烯酰胺类单体C和交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺,在引发剂D的作用下反应获得所述凝胶堵漏剂。所述可反应的凝胶堵漏剂，可在漏失通道内反应固化，利于提高封堵层抗破能力，减少重复漏失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油田化学石油钻井堵漏剂
，特别涉及一种凝胶堵漏剂及其制备方法。
技术介绍
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，在钻进破碎或弱胶结地层、裂缝发育地层及多套压力地层时，极易出现井漏现象。吸水树脂(SuperAbsorbentPolymer，SAP)具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。由于吸水膨胀变形能力，可以大大提高桥塞堵漏成功率，在钻井漏失堵漏方面也得到了应用。李旭东等在《钻井液与完井液》2008年第25期的“凝胶承压堵漏技术在普光地区的应用”公开了一种抗温135℃膨胀倍数(V/V)为12-15倍的凝胶聚合物NFJ-Ⅰ堵漏剂，并在现场得到良好应用，但其膨胀后抗压能力差；专利200910017101.9公开了“一种钻井用高强度预交联凝胶堵漏剂及其制备方法”，该凝胶堵漏剂由丙烯酰胺、丙烯酸、阳离子单体、交联剂和引发剂组成，该预交联凝胶堵漏及吸水膨胀速率较慢，保证堵漏剂进入漏层后，还可持续膨胀，能够很好的封堵漏层，同时还具有抗挤压强度大、耐温耐矿化度能力强的优点，但此堵漏剂在地层骨架应力低或承压强度要求高地层，不能在漏层进一步胶结固化增强封堵效果。因此，在现有技术基础上，通过研究实现凝胶堵漏材料在地层条件下进一步反应胶结固化，提高封堵强度和抗破能力，对解决提高复杂裂缝性地层堵漏成功率具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种凝胶堵漏剂，可以解决现有凝胶堵漏材料进入漏层不可进一步反应固化的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种凝胶堵漏剂，所述凝胶堵漏剂的结构通式如式I所示：其中X如式Ⅱ所示：式Ⅱ中，R1代表-COONa；R2代表-CONH2、-CON(CH3)2或-CON(CH2CH3)2中的至少一种；R3代表-CONHCH2CONH-。其中，x：m：n：o：p＝(0.85-0.95)：(0.01-0.05)：(0.01-0.05)：(0.01-0.05)：(0.01-0.05)。本专利技术还进一步提供了一种所述凝胶堵漏剂的制备方法：甲醛与三聚氰胺在碱性环境下羟甲基化反应制备可反应材料A；可反应材料A、丙烯酸类单体B以及丙烯酰胺类单体C和交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺在引发剂D的作用下反应获得所述凝胶堵漏剂。所述的A：B：C：D的质量比为(40-80)：(8-20)：(20-40)：(0.1-0.5)。所述的交联剂与A的质量比为(0.02-0.06)：(40-80)。所述的丙烯酸类单体B优选丙烯酸。所述的丙烯酰胺类单体C优选丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺或N，N-二乙基丙烯酰胺中的至少一种。所述的引发剂D是氧化-还原引发剂，其中氧化剂与还原剂的质量比为1：1，氧化剂是过硫酸钾或过硫酸铵，还原剂是亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。其中，制备可反应材料A时，在pH值调至8.0-8.5的甲醛中加入三聚氰胺，60-65℃水浴加热10-15min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液；然后迅速升温至70-80℃，羟甲基化反应60-90min，然后升温至80-90℃，调节pH值至7.0-7.5，反应0.5-2h，即得可反应材料A。甲醛与三聚氰胺的摩尔比为2.5-4.0：1。优选的，利用三乙醇胺将甲醛调pH值至8.0-8.5，利用草酸调节pH值至7.0-7.5。具体的，先配制丙烯酸类单体B质量浓度为10％-15％的水溶液，然后再加入可反应材料A，搅拌均匀用氢氧化钠水溶液调pH值至中性，再加入丙烯酰胺类单体C和水溶性交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺；升高温度至30-50℃，加入引发剂D，静置反应成凝胶状；取出产物造粒得到凝胶堵漏剂。更为具体的，所述凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：(1)称取一定量的甲醛，倒入四口烧瓶中，用三乙醇胺将调pH值至8.5，然后加入三聚氰胺，60-65℃水浴加热10-15min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液。迅速升温至70-80℃，羟甲基化反应60-90min，然后升温至80-90℃，用草酸溶液调节pH值至7.0-7.5，反应0.5-2h，即得可反应材料A；(2)称取水，按照质量比例加入丙烯酸类单体B，溶解后再加入可反应材料A，搅拌均匀并用NaOH水溶液调pH值至中性，加入丙烯酰胺类单体C和交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺，升高温度至30-50℃，加入引发剂D，静置反应成凝胶状；取出产物造粒得到可反应凝胶堵漏剂。本专利技术产品具有良好吸水膨胀能力，吸水倍数在3-8倍，抗温性能达120℃，具有可反应性及变形功能，压差下可挤入不同尺寸的孔隙、裂缝漏失通道；本产品在地层温度条件下，产品内部活性基团发生化学缩聚反应，形成高交联密度的互穿网状结构，凝胶强度增加，失去变形能力，在漏失通道内形成固化填充塞，利于提高封堵层抗破能力，减少重复漏失。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术获得了一种可反应的凝胶堵漏剂，可在漏失通道内反应固化，利于提高封堵层抗破能力，减少重复漏失。具体实施方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此：实施例1凝胶堵漏剂，制备方法如下：(1)称取50g甲醛，倒入四口烧瓶中，用三乙醇胺将调pH值至8.5，然后加入22g三聚氰胺，65℃水浴加热10min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液。迅速升温至74℃，羟甲基化反应70min后升温至85℃，用草酸溶液调节pH值至7.0，反应30min，即得可反应材料A1。(2)将8gAA(丙烯酸)和60g可反应材料A1加入60g清水中，搅拌均匀后用氢氧化钠水溶液调节pH至7；再加入0.04g交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺和32gAM(丙烯酰胺)，搅拌并溶解之后，在水浴条件下升高温度至40℃时，加入0.2g过硫酸钾，0.2g亚硫酸钠，静置反应成凝胶状；取出产物造粒得到可反应凝胶堵漏剂，其结构式是：其中X1代表：实施例2凝胶堵漏剂，制备方法如下：(1)称取66g甲醛，倒入四口烧瓶中，用三乙醇胺将调pH值至8.5，然后加入22g三聚氰胺，60℃水浴加热15min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液。迅速升温至80℃，羟甲基化反应90min后升温至90℃，用草酸溶液调节pH值至7.5，反应1h，即得可反应材料A2。(2)将10gAA和70g可反应材料A2加入60g清水中，搅拌均匀后用氢氧化钠水溶液调节pH至7；再加入30gN，N-二甲基丙烯酰胺和0.04gN,N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌并溶解之后，在水浴条件下升高温度至40℃时，加入0.2g过硫酸钾，0.2g亚硫酸钠，静置反应成凝胶状；取出产物造粒得到可反应凝胶堵漏剂，其结构式是：其中X2代表：实施例3凝胶堵漏剂，制备方法如下：(1)称取60g甲醛，倒入四口烧瓶中，用三乙醇胺将调pH值至8.0，然后加入22g三聚氰胺，60℃水浴加热10min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液。迅速升温至70℃，羟甲基化反应60min，然后升温至80℃，用草酸溶液调节pH值至7.5，反应2h，即得可反应材料A3。(2)将18gAA和70gA3加入120g清水中，搅拌均匀后用氢氧化钠水溶液调节pH至7；再加入0.04gN，N-亚甲基双丙烯酰胺、14gAM(丙烯酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶堵漏剂，其特征在于，所述凝胶堵漏剂的结构通式如式I所示：其中X如式Ⅱ所示：式Ⅱ中，R1代表‑COONa；R2代表‑CONH2、‑CON(CH3)2或‑CON(CH2CH3)2中的至少一种；R3代表‑CONHCH2CONH‑；其中，x：m：n：o：p＝(0.85‑0.95)：(0.01‑0.05)：(0.01‑0.05)：(0.01‑0.05)：(0.01‑0.05)。

【技术特征摘要】
1.一种凝胶堵漏剂，其特征在于，所述凝胶堵漏剂的结构通式如式I所示：其中X如式Ⅱ所示：式Ⅱ中，R1代表-COONa；R2代表-CONH2、-CON(CH3)2或-CON(CH2CH3)2中的至少一种；R3代表-CONHCH2CONH-；其中，x：m：n：o：p＝(0.85-0.95)：(0.01-0.05)：(0.01-0.05)：(0.01-0.05)：(0.01-0.05)。2.权利要求1所述的凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，甲醛与三聚氰胺在碱性环境下羟甲基化反应制备可反应材料A；可反应材料A、丙烯酸类单体B以及丙烯酰胺类单体C和交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺在引发剂D的作用下反应获得所述的凝胶堵漏剂。3.如权利要求2所述的凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，制备可反应
\t材料A时，在pH值调至8.0-8.5的甲醛中加入三聚氰胺，60-65℃水浴加热10-15min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液；然后迅速升温至70-80℃，羟甲基化反应60-90min，然后升温至80-90℃，调节pH值至7.0-7.5，反应0.5-2h，即得可反应材料A。4.如权利要求3所述的凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，甲醛与三聚氰胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亚贤，刘文堂，耿晓慧，姜雪清，谢建宇，郭建华，孙举，王中华，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11