一种可钻脆性凝胶隔断工作液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可钻脆性凝胶隔断工作液，其组成为：水、悬浮稳定剂、胶凝剂、激活剂、固化增强剂和缓凝剂，以重量份计组分和配比如下：水：悬浮稳定剂：胶凝剂：激活剂：固化增强剂：缓凝剂=60~80：0.3~0.5:100~120：2~4:1~2:0.5~1.5。本发明专利技术配方简单、现场配制方便，具有流动性能好，胶凝时间可控、适用温度范围宽，模拟井下温度压力条件固化形成凝胶隔段后具有胶结性能好、承压封气能力强、质地性脆、可采用钻除方式破胶。

Drillable brittle gel partition working fluid and preparation method thereof

The invention discloses a drillable brittle gel separating working fluid, which is composed of water, suspension stabilizer, gelling agent, activator, curing intensifier and retarder, and is composed of water: suspension stabilizer: gelling agent: activator: curing intensifier: retarder = 60-80:0.3-0.5:100-120:2-4:1 by weight. ~2:0.5~1.5. The invention has the advantages of simple formula, convenient field preparation, good fluidity, controllable cementing time, wide applicable temperature range, good cementing performance, strong pressure sealing ability, brittle texture, and can be broken by drilling method after forming gel septum under simulated downhole temperature and pressure conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种可钻脆性凝胶隔断工作液及其制备方法
本专利技术涉及石油钻井工程
，确切地说涉及一种可钻脆性凝胶隔段工作液及其制备方法，特别适合于窄安全密度窗口及多压力系统采用精细控压钻井安全起下钻过程中形成有效封堵隔段，达到阻止地层高压流体侵入、减小漏失量、降低井控风险。
技术介绍
精细控压钻井在四川磨溪-高石梯和下川东等地区应用，有效解决了因窄安全密度窗口引起的严重井漏、喷漏同存、难以钻进的工程难题。但在起下钻及完井过程中，由于地层孔缝发育、密度窗口窄，若按照常规附加钻井液安全密度值，即“打重浆帽”压井后起下钻，容易造成钻井液漏失严重，且井控风险极高。目前国内外针对这一难题形成了多种解决方案，比如MI-SWACO公司研制出基于交联聚合物的泥浆段塞，通过向井内打入FPTP将上部重浆和下部轻浆分离开来，FPTP能够将上段重浆压力很好的传递到井底，以此来保证足够静液柱压力，确保起钻安全，但是该技术只在北海地区油田使用，在国内没有推广。国内吐哈油田、北京石油大学研制出冻胶阀，但存在成胶难以控制，需要压裂车泵送，采用注入式破胶，彻底破胶很难、最高使用温度低等问题，不利于现场施工。渤海钻探提出了气滞塞的思路，研究了一种抗高温的稠液，但在实际使用中，气滞塞与上下钻井液存在互窜，对钻井液性能存在影响，且其为纯液态，难以有效阻隔油气上窜和解决起下钻井漏严重的问题。总结分析现有技术，任然存在以下问题：（1）聚合物凝胶初始粘度大，流动性能差，需要采用专用设备，比如水泥车、压裂车泵送；（2）聚合物凝胶段塞最高使用温度为90℃，抗温能力不足；（3）聚合物凝胶注入井底后成胶时间不易控制；（4）聚合物凝胶采用的注入式破胶方式，破胶时间长、破胶不彻底。
技术实现思路
本专利技术旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种可钻脆性凝胶隔断工作液，本专利技术配方简单、现场配制方便，具有流动性能好，胶凝时间可控、适用温度范围宽，模拟井下温度压力条件固化形成凝胶隔段后具有胶结性能好、承压封气能力强、质地性脆、可采用钻除方式破胶。同时，本专利技术还提供了可钻脆性凝胶隔断工作液的制备方法。本专利技术是通过采用下述技术方案实现的：一种可钻脆性凝胶隔断工作液，其特征在于其组成为：水、悬浮稳定剂、胶凝剂、激活剂、固化增强剂和缓凝剂，以重量份计组分和配比如下：水：悬浮稳定剂：胶凝剂：激活剂：固化增强剂：缓凝剂=60~80：0.3~0.5:100~120：2~4:1~2:0.5~1.5。所述的悬浮稳定剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的悬浮稳定剂：1）黄原胶；2）低粘羧甲基纤维素；3）低粘聚阴离子纤维素。所述的胶凝剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的胶凝剂：1）钢渣粉；2）粒化高炉矿渣粉。所述的激活剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的激活剂：1）氢氧化钙；2）碳酸氢钠；3）水玻璃。所述的固化增强剂选自以下一种或两种任意比例混合而成的固化增强剂：1）二甲胺基丙胺；2）二乙烯三胺；3）四乙烯五胺；所述的缓凝剂选自以下一种或两种以上任意比例混合而成：1）柠檬酸；2）铬酸盐；3）蜜胺减水剂。在所述可钻脆性凝胶隔断工作液中还加入有密度调节剂，密度调节剂的加入量依据工作液密度要求确定。所述的密度调节剂为重晶石。一种可钻脆性凝胶隔断工作液的制备方法，其特征在于：工作液组成为：水、悬浮稳定剂、胶凝剂、激活剂、固化增强剂和缓凝剂，以重量份计组分和配比如下：水：悬浮稳定剂：胶凝剂：激活剂：固化增强剂：缓凝剂=60~80：0.3~0.5:100~120：2~4:1~2:0.5~1.5；按配方比例，先将悬浮稳定剂加入水中，充分搅拌，随后加入激活剂溶解在水中，然后加入胶凝胶、固化增强剂，密度调节剂，充分搅拌均匀，加入适量缓凝剂，混合均匀后即制成凝胶隔段工作液，将凝胶隔段工作液注入井筒预定位置，在温度压力作用下形成可钻脆性凝胶隔段。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果如下：1、本专利技术中，凝胶隔段工作液现场配制简单方便、初始粘度低，不需要水泥车、压裂车等专用设备，采用钻井队配套泥浆罐、泥浆泵即可完成配制与泵送施工；2、本专利技术中，凝胶隔段工作液配制好后，稳定性能好，室温静止7天后，浆体上下密度差值、析水量小，升温后任然具有可固化成塞的特性。3、本专利技术中，温度不是凝胶隔段性能的限制因素，反而可促进凝胶隔段工作液注入井筒后快速发生固化交联反应，适用温度范围更宽更高，达到了80~150℃；4、本专利技术中，通过调整缓凝剂的加量，实现了凝胶隔段工作液胶凝时间0.5~4h可控；5、本专利技术中，凝胶隔段工作液与常规钻井液体系配伍性良好，具有较宽的密度适应范围1.4~2.1g/cm3，通过加入密度调节剂可以适应不同地层压力系数地层需求；6、本专利技术中，凝胶隔段工作液固化成塞后胶结强度高、承压封气能力强，达到了2.65Mpa/m段塞，可实现安全有效的封隔井筒。7、本专利技术中，凝胶隔段工作液固化后形成的隔段性脆，可钻性级值为1级，采用钻头即可将固化隔段钻碎，然后通过钻井液将破碎的固化颗粒循环携带出井筒，经振动筛分离，实现快速破胶并恢复下步作业。附图说明下面将结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，其中：图1为本专利技术在120℃*70Mpa条件下升压稠化曲线；图2为本专利技术固化成塞后承压能力测试曲线。具体实施方式实施例1（抗温150℃）作为本专利技术最佳实施方式，水、悬浮稳定剂、胶凝剂、激活剂、固化增强剂、缓凝剂、密度调节剂按重量份数比制备而成，以重量份计组分和配比如下：水：悬浮稳定剂：胶凝剂：激活剂：固化增强剂：缓凝剂：密度调节剂=60：0.3：120：2：2：1.5：适量。所述的悬浮稳定剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的悬浮稳定剂：1）黄原胶；2）低粘羧甲基纤维素；3）低粘聚阴离子纤维素。所述的胶凝剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的胶凝剂：1）钢渣粉；2）粒化高炉矿渣粉。所述的激活剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的激活剂：1）氢氧化钙；2）碳酸氢钠；3）水玻璃。所述的固化增强剂选自以下一种或两种任意比例混合而成的固化增强剂：1）二甲胺基丙胺；2）二乙烯三胺；3）四乙烯五胺。所述的缓凝剂选自以下一种或两种以上任意比例混合而成：1）柠檬酸；2）铬酸盐；3）蜜胺减水剂。所述的密度调节剂为重晶石。凝胶隔段胶凝时间2h，抗温能力150℃，承压封气能力2.82MPa/m实施例2（抗温120℃）作为本专利技术的另一较佳实施方式，水、悬浮稳定剂、胶凝剂、激活剂、固化增强剂、缓凝剂、密度调节剂按重量份数比制备而成，以重量份计组分和配比如下：水：悬浮稳定剂：胶凝剂：激活剂：固化增强剂：缓凝剂：密度调节剂=70：0.4：110：2：2：1.0：适量。所述的悬浮稳定剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的悬浮稳定剂：1）黄原胶；2）低粘羧甲基纤维素；3）低粘聚阴离子纤维素。所述的胶凝剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的胶凝剂：1）钢渣粉；2）粒化高炉矿渣粉。所述的激活剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的激活剂：1）氢氧化钙；2）碳酸氢钠；3）水玻璃。所述的固化增强剂选自以下一种或两种任意比例混合而成的固化增强剂：1）二甲胺基丙胺；2）二乙烯三胺；3）四乙烯五胺。所述的缓凝剂选自以下一种或两种以上任意比例混合而成：1）柠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可钻脆性凝胶隔断工作液，其特征在于其组成为：水、悬浮稳定剂、胶凝剂、激活剂、固化增强剂和缓凝剂，以重量份计组分和配比如下：水：悬浮稳定剂：胶凝剂：激活剂：固化增强剂：缓凝剂=60~80：0.3~0.5:100~120：2~4:1~2:0.5~1.5。

【技术特征摘要】
1.一种可钻脆性凝胶隔断工作液，其特征在于其组成为：水、悬浮稳定剂、胶凝剂、激活剂、固化增强剂和缓凝剂，以重量份计组分和配比如下：水：悬浮稳定剂：胶凝剂：激活剂：固化增强剂：缓凝剂=60~80：0.3~0.5:100~120：2~4:1~2:0.5~1.5。2.根据权利要求1所述的一种可钻脆性凝胶隔断工作液，其特征在于：所述的悬浮稳定剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的悬浮稳定剂：1）黄原胶；2）低粘羧甲基纤维素；3）低粘聚阴离子纤维素。3.根据权利要求1所述的一种可钻脆性凝胶隔断工作液，其特征在于：所述的胶凝剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的胶凝剂：1）钢渣粉；2）粒化高炉矿渣粉。4.根据权利要求1所述的一种可钻脆性凝胶隔断工作液，其特征在于：所述的激活剂选自以下一种或两种以上任意比例混合的激活剂：1）氢氧化钙；2）碳酸氢钠；3）水玻璃。5.根据权利要求1所述的一种可钻脆性凝胶隔断工作液，其特征在于：所述的固化增强剂选自以下一种或两种任意比例混合而成的固化增强剂：1）二甲胺基丙胺；2）二乙烯三胺；3）四乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎凌，欧阳伟，陈俊斌，袁志平，李巍，唐军，景岷嘉，刘伟，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51