一种阳离子化学堵漏剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种阳离子化学堵漏剂，包括基于所述堵漏剂总重量计的0.1～5重量%的阳离子聚合物、1～15重量%的填充剂、0.1～5重量%的交联剂和1～5重量%的流变调节剂。其中，阳离子聚合物优选为阳离子聚丙烯酰胺，填充剂、交联剂和流变调节剂分别优选为碳酸钙、六次甲基四胺和膨润土。本发明专利技术所提供的阳离子化学堵漏剂通过在用于油井堵漏施工时，与阴离子型钻井液在发生井漏的井段混合后发生中和反应和交联反应，使混合液粘度迅速增大并形成空间网状结构，从而封堵了漏失通道，起到堵漏的作用，具有堵漏耗时短、堵漏效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种阳离子化学堵漏剂，包括基于所述堵漏剂总重量计的0.1～5重量%的阳离子聚合物、1～15重量%的填充剂、0.1～5重量%的交联剂和1～5重量%的流变调节剂。其中，阳离子聚合物优选为阳离子聚丙烯酰胺，填充剂、交联剂和流变调节剂分别优选为碳酸钙、六次甲基四胺和膨润土。本专利技术所提供的阳离子化学堵漏剂通过在用于油井堵漏施工时，与阴离子型钻井液在发生井漏的井段混合后发生中和反应和交联反应，使混合液粘度迅速增大并形成空间网状结构，从而封堵了漏失通道，起到堵漏的作用，具有堵漏耗时短、堵漏效率高的特点。【专利说明】
本专利技术涉及石油钻探领域，具体涉及一种阳离子化学堵漏剂以及其制备方法。
技术介绍
钻井液漏失(井漏）是石油钻探过程中普遍存在，并且至今尚未完全解决的石油工 程技术难题。特别是深井、复杂地层的钻井施工，经常遇到低压、裂缝及溶洞型严重漏失的 地层。据不完全统计，我国每年因处理井漏的费用高达2亿元。因此，开发出一种方便有效 的油田钻井堵漏技术或提供高效实用的堵漏剂将会带来良好的经济效益和社会效益。 在钻井过程中，钻遇高渗透率地层，特别是裂缝发育或有较大孔洞存在的地层时， 往往会发生较严重的井漏问题。目前，在石油钻探过程中发生井漏后，一般采取停止循环钻 井液，起出钻具，在静止条件下进行堵漏施工的措施。具体地，通常采用桥接颗粒材料堵漏 或用水泥浆、脲醛树脂等化学堵漏剂封堵漏失层位来进行堵漏施工。对于渗透性高地层造 成漏失的堵漏施工，一般采用桥接材料进行堵漏即可满足钻井施工的技术要求。但是，对于 由于钻遇压力敏感性地层、大裂缝、大溶洞等情况而造成的严重井漏，现有的桥接堵漏和使 用化学堵漏剂的施工成功率低，常发生反复堵漏、越堵越漏的情况。例如，在使用水泥浆进 行堵漏施工时，经常发生由于水泥浆与地层水(或钻井液）混合稀释，导致水泥浆不能凝固 的现象。 目前，钻井用化学堵漏剂主要可分为固体颗粒类、纤维类、无机凝胶和阴离子聚合 物凝胶等种类。例如，中国授权专利技术专利CN100556979C公开了一种钻井用自胶结化学堵 漏剂及其制备方法，该堵漏剂采用无机颗粒和无机凝胶为堵剂，具体以铝土矿、石灰石和石 膏为原料，对钻井漏失进行封堵。中国授权专利技术专利CN102127403B公开了一种钻井堵漏 齐?，通过将核桃壳粉末、锯木面、棉籽、谷壳粉末、活性封堵剂和弹性橡胶粒等混合均匀而制 成，构成的组分种类较多。中国授权专利技术专利CN101955763B公开了一种抗高压堵漏剂，由 黄豆颗粒、核桃壳粉、蛭石、花生壳粉、水泥和钻井液用絮凝包被剂（阴离子聚合物）组成； 该堵漏剂利用化学剂和颗粒物质的桥接作用进行封堵，其组成较为复杂。中国专利技术专利 CN101586023B公开了一种钻井用预交联凝胶堵漏剂及其制备方法，通过将丙烯酰胺、丙烯 酸、阳离子单体、交联剂和引发剂在地面上混合，在氮气保护下发生交联聚合反应，制成不 溶解、仅溶胀并具有可膨胀特性的预交联凝胶堵漏剂；将该堵漏剂注入地下后，依靠聚合物 颗粒的持续膨胀来进行封堵；该堵漏剂通过自身膨胀特性能够起到良好的堵漏效果，但是 其制备方法较为复杂，需要在氮气保护下在地面上进行聚合后再进行使用，同时由于其具 有持续的膨胀作用，对使用时间也有一定的限制。 此外，在现场施工中也会使用脲醛、酚醛等树脂类化学堵剂进行堵漏施工。这些施 工也存在如下问题：一是脲醛树脂成本较高；二是施工难度大；三是受到钻井液污染或环 境温度发生变化时，脲醛堵剂不易固结，导致堵漏成功率较低。 现有的化学堵漏剂在现场应用中具有一定的封堵效果，但也常常表现出封堵效率 低、封堵强度弱和封堵有效期短等局限。分析导致钻井工程传统堵漏技术成功率低的主要 原因是：堵漏剂与钻井液没有相互协同作用，混合后粘度变化不大，不能明显提高堵漏剂的 流动阻力，在裂缝、孔隙等区域堵漏剂不能形成一定体积的滞留和固化，导致封堵作用差。 因此，需要开发适应性广、封堵速度快和堵漏强度高的新型化学堵漏技术。
技术实现思路
针对现有技术中存在的如上所述的技术问题，本专利技术提供了一种组成简单、能够 快速有效地封堵井漏的阳离子化学堵漏剂，以及该堵漏剂的制备方法。 具体地，本专利技术提供了一种阳离子化学堵漏剂，包括基于所述堵漏剂总重量计的 0. 1?5重量％的阳尚子聚合物、1?15重量％的填充剂、0. 1?5重量％的交联剂和1? 5重量％的流变调节剂。 在本专利技术的一个实施方案中，堵漏剂包括基于所述堵漏剂总重量计的0. 1?5重 量％的阳尚子聚合物、1?15重量％的填充剂、0. 1?5重量％的交联剂、1?5重量％的流 变调节剂以及余量的水。 在一些实施方案中，本专利技术的堵漏剂包括基于所述堵漏剂总重量计的〇. 5?2重 量％的阳尚子聚合物、1?10重量％的填充剂、0. 1?2重量％的交联剂和1?4重量％的 流变调节剂。 在油气钻探中，通常使用的钻井液是阴离子型体系，其Zeta电位一般在-40mV左 右。钻井液的Zeta电位负值越高，对粘土的分散能力就越强。通常钻井液与地层水(淡水） 混合后，钻井液被稀释，使钻井液的粘度和流动阻力降低，从而增加钻井液的漏失量。当本 专利技术提供的阳离子化学堵漏剂与钻井液混合后，堵漏剂与钻井液迅速发生化学反应，使混 合物形成网状结构并滞留，进而达到封堵井漏的目的。 具体地，在采用阳离子化学堵漏剂进行堵漏施工时，使用钻杆在井筒漏失的位置 附近注入阳离子堵漏剂，阳离子堵漏剂进入漏失缝隙或孔洞后，与其中的阴离子型钻井液 混合并快速发生中和反应和交联固结等化学反应后，体系的粘度瞬间急剧升高，并形成空 间网状结构，从而使阳离子堵漏剂在漏失部位形成滞留，形成能彻底封堵漏失部位的堵塞 体，从而起到堵塞漏失通道和提高易漏失地层承压能力的效果。 在本专利技术中，阳离子聚合物优选为阳离子聚丙烯酰胺，并尤其优选为带季胺基团 的阳离子聚丙烯酰胺。阳离子聚合物的分子量优选为1--οοχ 1〇5,并进一步优选5? 80X 105。阳离子聚合物的阳离子度优选为10%?70%，并进一步优选30%?60%。作为适 用于本专利技术的阳离子聚丙烯酰胺的型号，例如阳离子聚丙烯酰胺CP-9、CP-8。 阳离子聚合物的分子结构中含有可阳离子化的可交联基团、强吸水基团等官能 团。因此，阳离子聚合物溶解在水溶液中时，由于水化、溶剂化的效应，既可保持聚合物分子 的溶解性和舒展性，也会使溶液的Zeta电位成为正值。当阳离子化学堵漏剂与钻井液混合 时，能够增大混合体系的Zeta电位，从而降低钻井液的分散力，起到堵漏作用。理论研究及 实验证明，阳离子化学堵漏剂的Zeta电位与钻井液的Zeta电位(一般Zeta电位为-40mV 左右）差别越大，堵漏效果越好。 本专利技术所使用的填充剂优选为金属碳酸盐，其能够起到充实地下孔洞、调节堵剂 比重等。同时，碳酸盐具有良好的酸溶解性能，钻井后可以酸洗去除。具体地，填充剂优选为 碳酸钙、碳酸镁和碳酸锌中的一种或多种。进一步地，优选填充剂的平均粒径大于0.02 μ m， 并在0. 1 μ m以下。例如选取0. 02 μ m < d (平均粒径）< 0. 1 μ m的碳酸钙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳离子化学堵漏剂，包括基于所述堵漏剂总重量计的0.1～5重量%的阳离子聚合物、1～15重量%的填充剂、0.1～5重量%的交联剂和1～5重量%的流变调节剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏长明，赵梦云，苏建政，张汝生，马玉生，郑承纲，张锁兵，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11