一种温控形状记忆堵漏剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种温控形状记忆堵漏剂及制备方法。堵漏剂为形状记忆颗粒；形状记忆颗粒包括：中空高弹泡沫海绵和其涂敷的温敏型形状记忆聚合物；温敏型形状记忆聚合物的含量为形状记忆颗粒的20‑99.99wt％；形状记忆颗粒的粒径小于或等于8mm。制备方法包括：温敏型形状记忆聚合物粉碎加热融化，将温敏型形状记忆聚合物热融液均匀涂覆未压缩中空高弹泡沫海绵，压缩制成压缩片状物，冷却至室温切割造粒。本发明专利技术以有机中空高弹泡沫海绵复合结构，采用了温敏形状记忆聚合物进行粘结造粒。添加到固井水泥浆或钻井泥浆中，被适宜的井下温度升高环境激发，膨胀数倍体积，利用体积位阻效应，起到封堵岩石裂隙的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种温控形状记忆堵漏剂及制备方法
本专利技术涉及防漏堵漏
，进一步地说，是涉及一种温控形状记忆堵漏剂及制备方法。
技术介绍
井漏是钻井、固井过程中常见的井下复杂情况之一。井漏不仅会耗费钻井时间,漏失钻井液、水泥浆，而且还可能引起卡钻、井喷、井塌、固井质量差等问题，甚至导致井眼报废事故，造成重大经济损失。解决油气井的漏失问题一直是各大油气田关注的课题。常规固井水泥浆不具备堵漏功能，但在加入惰性纤维材料后，由于纤维的堆积和架桥作用，容易在漏失通道中形成网状结构，而水泥浆的常规性能不会发生太大变化，因此可对钻井、固井过程中的漏失进行一定程度的封堵。并且，纤维的加入还能提高水泥石的韧性，确保后期射孔作业更好地进行。纤维作为一种惰性材料，常用来配制纤维水泥浆用于固井作业。纤维水泥浆就是在水泥浆基础配方中混入一定比例和长度的纤维材料，混合后的水泥浆性能与原浆相比没有太大的变化，并且纤维容易在漏失通道中通过堆积、架桥形成网状结构。因此，纤维水泥浆也可用于井漏封堵作业。目前，主要是通过改变纤维的加量(<5‰，占水泥的量)和长度(1-6mm)，形成纤维堵漏水泥浆体系。这种体系，一般是靠操作人员在水泥车上加入纤维。这里需要说明的是，因为纤维具有聚团缠绕性，所以不能干混在水泥中。同时，人工在水泥车上撒入纤维速度较慢，且纤维加入过多会影响水泥浆的流变性质，所以一般加入量<5‰(占水泥的量)。另外纤维的长度不能过长，这限制了纤维堵漏浆的堵漏效果。为此，需要开发出一种新型的堵剂以克服上述缺点。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术公开了一种温控形状记忆堵漏剂及制备方法。本专利技术以有机中空高弹泡沫海绵复合结构，形成的具有温控形状记忆功能的膨胀颗粒的制造方法。该膨胀颗粒与传统堵漏纤维材料不同，而是采用了温敏形状记忆聚合物进行粘结造粒。添加到固井水泥浆或钻井泥浆中，被适宜的井下温度升高环境激发，膨胀数倍体积，利用体积位阻效应，起到封堵岩石裂隙的目的。本专利技术的目的之一是提供一种温控形状记忆堵漏剂。所述堵漏剂为形状记忆颗粒；所述形状记忆颗粒包括：中空高弹泡沫海绵和其涂敷的温敏型形状记忆聚合物；所述温敏型形状记忆聚合物的含量为形状记忆颗粒的20-99.99wt％；优选为30-70wt％；更优选为40-60wt％；所述形状记忆颗粒的粒径小于或等于8mm，优选为大于或等于0.5mm，且小于或等于5.0mm；更优选为大于或等于0.5mm，且小于或等于3.0mm。温敏型形状记忆聚合物的形变温度范围为55-95℃；优选为60-80℃。所述中空高弹泡沫海绵优选为聚氨酯泡沫、聚醚泡沫、橡胶泡沫、有机硅泡沫中的至少一种。所述温敏型形状记忆聚合物优选为苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚氨酯、聚乙烯醇缩醛凝胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。本专利技术的目的之二是提供一种温控形状记忆堵漏剂的制备方法。包括：温敏型形状记忆聚合物粉碎加热融化，将温敏型形状记忆聚合物热融液均匀涂覆未压缩中空高弹泡沫海绵，冷却至室温压缩，制成压缩片状物，切割造粒，制得所述温控形状记忆堵漏剂。其中，在高于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最低值的温度下进行造粒；更优选：在高于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最高值5℃，且低于或等于温敏型形状记忆聚合物的形变温度的最高值15℃的温度下进行造粒。目前，在固井过程中，油井水泥浆的防漏堵漏没有很好的办法，只是在有潜在漏失风险的时候加入纤维，而传统纤维存在如上的缺点。因此，在本专利技术中将形状记忆颗粒用于形成防漏堵漏，特别是用于形成防漏堵漏油井水泥浆体系中和钻井液堵漏中，可以有效的解决现有技术中存在的缺点。例如，在本专利技术中，通过向堵漏浆液中加入形状记忆颗粒的，由于形状记忆颗粒为颗粒状物，且一般颗粒粒径较小，因此便于混合均匀，不会在堵漏浆液中发生团聚。同时，在注入井筒初期由于温度低未达到温敏形状记忆聚合物的形变的温度，所以不会解散释放出粘联的膨胀结构。随着堵漏浆液进入井中，地层温度逐渐升高，当达到形状记忆颗粒的形变温度时，其粘联作用减弱，由原来的颗粒状物形变为恢复形状的中空高弹泡沫海绵大膨胀结构，并在流动剪切作用下使其均匀分散到堵漏浆液中。而且在制备时，由于中空高弹泡沫海绵结构在共挤成型和剪切造粒的过程中被剪切成不同长度，所以到达井底释放出的中空高弹泡沫海绵结构长度也是长短不一，这就有利于在漏失处错落搭桥形成桥堵，发挥出防漏堵漏作用。因此，本专利技术不但解决了加入传统纤维时容易聚团的问题，而且形状记忆颗粒可以直接加入到堵漏浆液中，避免了使用纤维过程中需要边注入边加入纤维的难度较高的操作工序，同时也避免了加入量过少而不能充分展示其防漏和/或堵漏效果的问题，而且形状记忆颗粒在堵漏液中的分布更加均匀，因此，能有效的防漏和/或堵漏。所述温敏型形状记忆聚合物的温度范围为55-95℃；特别优选所述温敏型形状记忆聚合物的温度范围为60-80℃。基于温敏型形状记忆聚合物的油井水泥用形状记忆颗粒可在油井水泥浆中使用，使用形状记忆颗粒配置的水泥浆流变性好，易于固井施工。同时，使用形状记忆颗粒的油井水泥浆具有防漏堵漏作用。此外，通过使用形状记忆颗粒，可有效增加水泥石韧性，水泥还具有较高的抗冲击性。在一个具体的实施例中，所述形状记忆聚合物包括苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚氨酯、聚乙烯醇缩醛凝胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。在选择使用形状记忆颗粒时，要考虑以下几点：(1)使用效果，颗粒物使用过多，会导致泵送后在井下后产生堆积，因而容易堵塞；(2)水泥浆最终是要凝固成水泥石，有机的外掺料的加入会改善水泥石的弹性模量、强度和抗折等性能，而且，用量过多的话，会影响水泥石结构；(3)经济因素，在允许的使用量下，由于形状记忆颗粒，特别是形状记忆聚合物的用量越多，那么其成本也就越高。因此，需要兼顾以上三个方面综合考虑。因此，以堵漏浆液中的固体组分的质量计，所述形状记忆颗粒的量为0.5-8质量％；优选为1-5质量％，特别优选为2-3质量％。其中，堵漏浆液一般包含液体组分和固体组分，以堵漏浆液中的固体组分的质量计的意思是，举例来说，当堵漏浆液为水泥浆时，水泥浆由液体组分——水和固体组分——水泥组成，那么，堵漏浆液中的固体组分就是水泥，即以水泥的质量计。此外，还需要指出的是，所述形状记忆颗粒的用量与需要封堵的孔隙和/或缝隙的大小有关，在孔隙和/或缝隙较大时，需要所述形状记忆颗粒的用量较高；在孔隙和/或缝隙较小时，需要所述形状记忆颗粒的用量较低。所述形状记忆颗粒中还包括中空高弹泡沫海绵，优选聚氨酯泡沫、聚醚泡沫、橡胶泡沫、有机硅泡沫等质地材料中的至少一种，但不限于此。以所述形状记忆颗粒的质量计，所述形状记忆聚合物的含量为20-99.99质量％；优选30-70质量％；特别优选40-60质量％。在本专利技术中，形状记忆颗粒的大小一般不够成对本专利技术的限制。然而其颗粒过大，在堵漏浆液中不容易混匀，因此，有必要选用粒径较小的颗粒，但是颗粒过小，则不能发挥其形状记忆的性能。因此，在一个具体的实施例中，所述形状记忆颗粒的粒径小于或等于8mm，优选大于或等于0.5mm，且小于或等于5.0mm；更优选大于或等于0.5mm，且小于或等于3.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温控形状记忆堵漏剂，其特征在于：所述堵漏剂为形状记忆颗粒；所述形状记忆颗粒包括：中空高弹泡沫海绵和其涂敷的温敏型形状记忆聚合物；所述温敏型形状记忆聚合物的含量为形状记忆颗粒的20‑99.99wt％；所述形状记忆颗粒的粒径小于或等于8mm。

【技术特征摘要】
1.一种温控形状记忆堵漏剂，其特征在于：所述堵漏剂为形状记忆颗粒；所述形状记忆颗粒包括：中空高弹泡沫海绵和其涂敷的温敏型形状记忆聚合物；所述温敏型形状记忆聚合物的含量为形状记忆颗粒的20-99.99wt％；所述形状记忆颗粒的粒径小于或等于8mm。2.如权利要求1所述的温控形状记忆堵漏剂，其特征在于：所述温敏型形状记忆聚合物的含量为形状记忆颗粒的30-70wt％；所述形状记忆颗粒的粒径大于或等于0.5mm，且小于或等于5.0mm。3.如权利要求2所述的温控形状记忆堵漏剂，其特征在于：所述温敏型形状记忆聚合物的含量为形状记忆颗粒的40-60wt％；所述形状记忆颗粒的粒径大于或等于0.5mm，且小于或等于3.0mm。4.如权利要求1所述的温控形状记忆堵漏剂，其特征在于：所述温敏型形状记忆聚合物的形变温度范围为55-95℃。5.如权利要求4所述的温控形状记忆堵漏剂，其特征在于：所述温敏型形状记忆聚合物的形变温度范围为60-80℃。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学鹏，刘伟，周仕明，
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工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11