一种堵漏用延迟交联凝胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种堵漏用延迟交联凝胶组合物及其制备方法，所述组合物由如下重量份数的组分组成：水100份，成胶剂0.5～1份，交联剂0.3～0.6份，延缓剂0.05～2份，增强剂10～20份，增韧剂10～20份，高温保护剂0～10份。本发明专利技术提供的延迟交联凝胶组合物，堵漏时不受漏失通道的限制，成胶剂与交联剂在混合和流动状态下发生交联反应，并在漏层中滞留形成具有三维网络结构的粘弹体从而实现″自适应″或广谱堵漏的目的；具有良好的抗稀释性能，难与地层水混合而被稀释；能有效封堵漏失通道，承压强度较高。广泛适用于地质钻探及石油钻井堵漏作业，能解决不同深度的裂缝型漏失、恶性漏失及含水层漏失问题。

Delayed crosslinking gel composition for plugging and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种堵漏用延迟交联凝胶组合物及其制备方法
本专利技术涉及地质钻探、油气钻探及科学钻探过程中的堵漏
，特别涉及一种堵漏用延迟交联凝胶及其制备方法。
技术介绍
地层漏失是金属矿、油气、地热等钻探中经常遇到的共同问题。地层漏失不仅造成泥浆的大量浪费，大幅增加钻探成本，还会带来一系列复杂的孔内事故，影响钻探效率。对于大裂缝、溶洞型等恶性漏失，常规的桥塞堵漏很难在井筒周围形成足够强度的封堵体，堵漏一次成功率较低，且此方法在小井眼、小环空条件下无法实施。而水泥浆堵漏常常因为通道大流失掉而无法发挥作用或被地下水稀释而无法固化，导致堵漏失败。交联型聚合物凝胶堵漏作为石油钻井工程中常用的化学堵漏技术之一，堵漏时不受漏失通道的限制，聚合物与交联剂在混合和流动状态下发生交联反应，并在漏层中滞留形成具有三维网络结构的粘弹体从而实现堵漏的目的。因而，交联型聚合物凝胶堵漏能进一步提高堵漏的适应性和堵漏效果，在解决恶性漏失及含地下水的漏层方面具有广阔的应用前景。在现有技术存在的交联型聚合物凝胶中，所用成胶剂主要为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、瓜尔胶衍生物、田菁胶及黄原胶等。现有交联型聚合物凝胶用作堵漏材料还存在以下问题：(1)聚丙烯酰胺类交联凝胶为弱凝胶体系、用于堵水调剖时交联时间太长，不太适合用于堵漏；(2)选用冷水溶型聚乙烯醇制备凝胶，搅拌时聚乙烯醇极易起泡，而且泡沫不易消除。另外，聚乙烯醇交联凝胶承压能力不足，单独作为堵漏剂其堵漏效果不太明显；(3)现有植物胶交联凝胶主要是用作压裂液，其交联时间普遍较短(小于10min)，当用于堵漏时会出现泵送过程成胶体系在钻杆内交联，导致泵送困难，也无法使其在最佳状态下进入漏层，封堵漏层效果不佳。如：中国专利CN105778874A公开了一种钻井井下交联凝胶堵漏剂及其堵漏方法，所述堵漏剂包括高分子聚合物10％～30％、交联剂10％～30％、促凝剂或缓凝剂0％～20％、高分子纤维10％～30％、增韧剂2％～10％和分散剂10％～30％。该堵漏剂中交联剂组分加量大，在100℃～150℃下堵漏剂的固化成型时间为1～8h。中国专利CN105441046B公开了一种适用于裂缝及溶洞堵漏的氢键水凝胶，所述氢键水凝胶的原料按重量份数比计由5～10份的聚乙烯醇、10～30份的多元醇、1～5份的催化剂、15～25份的盐、0～100份的加重剂和100份的水。该氢键水凝胶的初凝时间在120～240min不等，但是其凝胶强度一般(最大达32.59N)，不能满足深孔堵漏需求。中国专利CN101896573A公开了一种适于在高温(135～171℃)下使用的压裂液或交联组合物，所述压裂液或交联组合物由含水液体、盐水、热稳定、非延迟性碱性缓冲剂、有机酸、羟丙基瓜尔胶及锆交联剂组成，该交联组合物在135～171℃高温下交联时间小于10min。因此，亟需研制一种适用于不同钻孔深度、交联时间可控及较高承压能力的延迟交联凝胶。
技术实现思路
为了解决钻探过程中钻遇裂缝型漏失地层、恶性漏失地层及含水层引起的钻井液漏失、钻井液被稀释及井壁失稳问题，本专利技术提供了一种堵漏用延迟交联凝胶组合物及其制备方法。本专利技术的延迟交联凝胶组合物其交联时间可控，承压能力较高，而且耐温达150℃，广泛适用于地质钻探、油气钻探及科学钻探过程中的堵漏作业。一种堵漏用延迟交联凝胶组合物，由如下重量份数的组分组成：水100份，成胶剂0.5～1份，交联剂0.3～0.6份，延缓剂0.05～2份，增强剂10～20份，增韧剂10～20份，高温保护剂0～10份。所述成胶剂为羟丙基瓜尔胶与疏水缔合聚合物按照任意比例混合的混合物，成胶剂作用是作为延迟交联凝胶的主剂，用于提高水溶液的粘度。所述交联剂为四正丙基锆酸酯，交联剂作用是与成胶剂高分子链发生交联反应，形成具有三维网络结构的凝胶。所述延缓剂为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠及乙醇酸中的一种，延缓剂作用是延长交联剂与成胶剂的交联时间。所述增强剂为硅酸镁锂及硅酸镁铝中的一种，增强剂作用是增强凝胶的强度。所述增韧剂为海泡石纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维及聚酯纤维中的一种，增韧剂作用是通过增加凝胶的韧性来进一步提高凝胶的强度和承压能力。所述高温保护剂为硫代硫酸钠与亚硫酸钾中的一种，高温保护剂作用是提高凝胶的高温稳定性及耐温能力。本专利技术还提供了一种堵漏用延迟交联凝胶组合物的制备方法，其步骤是：(1)将水和增强剂混合，得到增强剂分散液；(2)将所述步骤(1)得到的增强剂分散液与增韧剂、延缓剂及高温保护剂混合，得到混合浆液；(3)将所述步骤(2)得到的混合浆液与成胶剂混合，得到基液；(4)将所述步骤(3)得到的基液与交联剂混合，得到交联凝胶。本专利技术所述方法制得的堵漏用延迟交联凝胶组合物，抗温达150℃，交联时间30～120min可调，可泵送时间15～90min，凝胶承压强度≥7MPa。本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：(1)本专利技术的延迟交联凝胶组合物温度适用范围广，既可用于深孔高温井段恶性漏失地层等堵漏作业也可用于浅孔低温漏失堵漏作业。(2)通过添加延缓剂调控锆离子与羟丙基瓜尔胶、疏水聚合物链上羟基交联速度，突破现有羟丙基瓜尔胶交联凝胶的交联时间普遍过短(不超过10min)的技术难题，实现大幅延长室温下羟丙基瓜尔胶凝胶的交联时间。本专利技术的延迟交联凝胶组合物交联时间可控，25℃下成胶时间可控制在30～120min。(3)延迟交联凝胶组合物中成胶剂与交联剂加量小，但交联后凝胶的凝胶强度较高，承压能力也较强，可满足5000m以浅钻孔恶性漏失堵漏要求。(4)凝胶体系可生物降解，不会残留地下造成环境污染。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例中所用的材料均可从商业途径获得。羟丙基瓜尔胶购买于昆山京昆油田化学科技开发公司，疏水缔合聚合物GRF-1H购买于四川光亚聚合物化工有限公司，四正丙基锆酸酯购买于黄山市科贝瑞化工有限公司，柠檬酸钠购买于苏州旷世化工有限公司，乙醇酸购买于衢州市瑞尔丰化工有限公司，硅酸镁锂购买于南京百益可新材料科技有限公司，硅酸镁铝购买于南京海明斯新材料科技有限公司，海泡石纤维购买于灵寿县恒石矿产品加工厂，玄武岩纤维购买于常州筑威建筑材料有限公司，聚丙烯腈纤维购买于泰安路强工程材料有限公司，硫代硫酸钠购买于正定县百润化工产品生产有限公司，亚硫酸钾购买于淄博迪敏德化工有限公司。实施例1将30g硅酸镁锂加入200g水中混合得到硅酸镁锂分散液，而后加入40g玄武岩纤维及0.16g柠檬酸钠混合得到混合浆液，而后加入1.2g羟丙基瓜尔胶混合得到基液，最后加入0.6g四正丙基锆酸酯混合得到延迟交联凝胶。实施例2将40g硅酸镁铝加入200g水中混合得到硅酸镁锂分散液，而后加入20g海泡石纤维、2g乙醇酸及1g亚硫酸钾混合得到混合浆液，而后加入1.1g羟丙基瓜尔胶及0.9g疏水缔合聚合物混合得到基液，最后加入0.8g四正丙基锆酸酯混合得到延迟交联凝胶。实施例3将20g硅酸镁铝加入200g水中混合得到硅酸镁锂分散液，而后加入40g聚丙烯纤维、4g乙醇酸及2g硫代硫酸钠混合得到混合浆液，而后加入1.6g羟丙基瓜尔胶及0.4g疏水缔合聚合物混合得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术公开了一种堵漏用延迟交联凝胶组合物，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：水100份，成胶剂0.5～1份，交联剂0.3～0.6份，延缓剂0.05～2份，增强剂10～20份，增韧剂10～20份，高温保护剂0～10份。

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种堵漏用延迟交联凝胶组合物，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：水100份，成胶剂0.5～1份，交联剂0.3～0.6份，延缓剂0.05～2份，增强剂10～20份，增韧剂10～20份，高温保护剂0～10份。2.根据权利要求1所述的堵漏用延迟交联凝胶组合物，其特征是：所述成胶剂为羟丙基瓜尔胶与疏水缔合聚合物按照任意比例混合的混合物。3.根据权利要求1所述的堵漏用延迟交联凝胶组合物，其特征是：所述交联剂为四正丙基锆酸酯。4.根据权利要求1所述的堵漏用延迟交联凝胶组合物，其特征是：所述延缓剂为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠及乙醇酸中的一种。5.根据权利要求1所述的堵漏用延迟交联凝胶组合物，其特征是：所述增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊正强，陶士先，付帆，李晓东，纪卫军，李艳宁，
申请(专利权)人：北京探矿工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11