一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞及其制备方法，克服了高温高压油气藏钻完井过程中普通暂堵剂因密度太小不能有效平衡地层压力的难题，在深井井温150℃能很快起粘形成一定结构强度并且成胶时间可控制在2～24h，终凝强度可达到目测代码I级，90天未脱水收缩，能满足温度为90～150℃油藏的封堵要求。本发明专利技术中增韧剂和共聚物混合插层作用，不仅从化学成胶方面有效提高了胶塞体系的强度，加重剂的加入还提高了胶塞体系的密度，在化学基础上改善了其物理性能，该暂堵剂现场配制方便，可操作性强，在高温高压钻完井、修井等井下作业安全风险控制领域具有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞及其制备方法
本专利技术属于油田开发领域，具体涉及一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞及其制备方法。
技术介绍
对于易漏失地层钻完井与修井作业，通常采取防漏暂堵技术完成工程作业。液体胶塞(俗称凝胶)常用于油气井化学封堵防漏堵漏领域，但对于高温高压油气藏，需要对凝胶进行加重，以减少液体胶塞与井筒工作液的密度差，避免上浮导致防漏堵漏失败。此外，液体胶塞还需具有较好抗温性能与返排能力，最大程度降低对储层污染。目前国内外发展了如下凝胶暂堵防漏技术：2012年，汪成等(汪成，林梅钦，李明远，等.LWZ强凝胶压井液的室内评价[J].石油化工高等学校学报，2012，25(6):39-43.)人研发了LWZ强凝胶压井液，基本配方为(质量分数)：1％聚合物+0.125％交联剂+2.5％纳米增强剂+0.2％稳定剂+0.4％降黏剂+95.775％水，LWZ凝胶具有高弹性的特点，凝胶屈服值为172.4Pa，能够有效地封堵地层。2013年，Wilson(WilsonA.Novel，ThermallyStableFluid-LossPillPerformsBetterThanGuar-BasedGels[J].JournalofPetroleumTechnology，2013，65(11):134-136.)研发了一种抗高温无固相凝胶暂堵剂，可用于修井、射孔、完井测试等作业。暂堵剂主要由聚合物和金属交联剂构成，并用NaBr盐水配制，在常温常压条件下，为流动性较好的黏性液体，在高温下(176℃)迅速交联形成高强度暂堵凝胶，能有效地的防止漏失，解堵压力较小，在施工作业中能够顺利自然返排解堵。2013年，哈里伯顿公司GamageandDeville(GamageP，DevilleJP，ShumwayB.PerformanceandFormationDamageAssessmentofaNovel，ThermallyStableSolids-FreeFluidLossGel[C].SPE165096，2013.)报道了一种用于高温储层的无固相低漏失暂堵剂，可用于修井、射孔、完井测试等作业。暂堵剂主要由聚合物和交联剂构成，用一价高密度盐水配制。在常温常压条件下，工作液为黏性液体状态，在高温(93～190℃)条件下，工作液可形成坚固的凝胶滤饼，有一定强度，能降低滤失，在完井测试作业中可起到暂堵作用，岩芯渗透率恢复值达到85％以上，完井测试作业后，易返排，也可进行化学破胶。2015年，Sun等(SunFF，LinMQ，DongZX，etal.Nanosilica-inducedhighmechanicalstrengthofnanocompositehydrogelforkillingfluids[J].Journalofcolloidandinterfacescience，2015，458:45-52.)研发了一种高强度聚合物凝胶压井液体系，基本配方由聚丙烯酰胺、醋酸铬、纳米二氧化硅、硫脲等组成。凝胶具有高弹性的特点，抗压强度达196.64kPa/m，能够有效地封堵地层。2017年，郭拥军等(郭拥军，张新民，许馨，等.一种非交联凝胶堵漏体系:CN106928948A[P].2017.)提供了一种非交联凝胶堵漏体系，基本组成为：非交联聚合物与水溶剂，本专利技术提供的非交联凝胶是通过物理交联形成凝胶，不易与油、气、水混相，具有较好的泵送性能，易进入裂缝，充分排驱地层流体，有效占据并充满地下漏层缝、洞空间，可在地层中形成能完全隔离地层流体与井筒的“段塞”。此凝胶堵漏体系不仅可以单独使用，也可与其他堵漏材料复配，再辅以不同的注入方式，能很好地解决各种井漏问题。在油气田的生产开发后期，地层压力衰减迅速，带病生产的井数比较普遍，在修井过程中，由于正压差过大常导致压井液漏失，特别是裂缝发育地层，往往出现恶性漏失，导致复产困难甚至停产。目前国内外针对裂缝发育地层的防漏堵漏技术，以固相堵漏材料为主流，其他纤维类、凝胶类及其复合型堵漏剂也有应用。雍富华(雍富华，鄢捷年.保护裂缝—孔隙性储层的钻井液技术[J].钻井液与完井液，2001，18(2):6-9.)等根据裂缝-孔隙的储层特征，提出球形颗粒暂堵剂(XCB5-1)、纤维状暂堵剂(LF-1)和可变性颗粒暂堵剂(EP-1)复配的固相颗粒型暂堵剂体系。暂堵剂体系正向承压11MPa，暂堵层深度均小于1.12cm，易解堵，有到减轻损害和增产的效果。黄珠珠等(黄珠珠，蒲晓林，罗兴树，等.随钻堵漏型无固相弱凝胶钻井液体系研究[J].钻井液与完井液，2008，25(3):52-54.)研制了一种堵漏型无固相弱凝胶钻井液体系，其优选配方为：0.26％PAM-2+0.5％NaCl+0.06％乙酸铬+0.5％重铬酸钾+3％国外超低渗透剂+3％超细碳酸钙。该体系成胶范围宽，抗温达80℃，具有良好的堵漏效果。BhaduriSumit等(BhaduriS，MonroeT，QuQ，etal.Compositionandmethodfortreatingsubterraneanformationsusinginorganicfibersininjectedfluids:U.S.PatentApplication14/535，861[P].2014.)提出了一种在裂缝系统中形成液滞胶塞的方法。该凝胶主要成分包括水溶液、可交联聚合物、可溶于水的交联剂、无机纤维。该体系可以很容易地泵入地层裂缝中，在裂缝中快速交联并形成架桥结构，具有一定的强度。在上述各种暂堵压井液的制备中，固相颗粒堵漏剂存在粒径与裂缝宽度难以真正匹配的问题，普通凝胶及其复合型堵漏剂具有明显的粘性特征且抗温性能较差，且强度无法满足超低压力系数地层的井下工作环境。同时，现有凝胶型暂堵剂通常具有高粘低弹特点，一方面不便于泵送，且对地层存在吸附滞留伤害。常规凝胶暂堵剂是在液相中加入聚合物、交联剂等形成暂堵剂体系。在地层条件下形成高强度凝胶暂堵剂，封堵性能好。但存在以下问题：(1)抗温性能有限，当油藏温度高达150℃时，可能提前破胶，不能保证暂堵施工安全顺利进行；(2)若提前破胶但不完全破胶，将导致诱喷解堵困难，若采用酸化解堵，易产生二次污染；(3)常规凝胶黏性特征明显，难以返排，极易造成吸附滞留损害；更重要的是，目前加重凝胶暂堵技术报道甚少，主要是依赖于混入常规加重材料如碳酸钙、重晶石等或用重盐水配制。对于混入固相加重材料依然是一种物理混合方法，但其耐温性能仍有待提高；而仅采用高密度盐水配制的凝胶会影响凝胶成胶性能。目前尚未从化学交联结构设计方面，研发加重凝胶暂堵技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞及其制备方法，耐温可达150℃，在150℃下成胶时间可控制在2～24h，终凝强度高，热盐稳定性好，能克服当前修井作业中井筒内流体易进入地层造成储层污染的问题。该体系以可溶性固相增韧剂为骨架分子，接枝共聚水溶性聚丙烯酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：主剂1～5％，稳定剂0.01～0.05％，增韧剂1～5％，交联剂0.5～1.5％，加重剂0.5～30％和余量的水；/n所述主剂为聚丙烯酰胺或抗温抗盐型聚丙烯酰胺共聚物。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：主剂1～5％，稳定剂0.01～0.05％，增韧剂1～5％，交联剂0.5～1.5％，加重剂0.5～30％和余量的水；
所述主剂为聚丙烯酰胺或抗温抗盐型聚丙烯酰胺共聚物。


2.根据权利要求1所述的一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：主剂4％，稳定剂0.03％，增韧剂5％，交联剂1.0％，加重剂15％和余量的水；
所述主剂为聚丙烯酰胺或抗温抗盐型聚丙烯酰胺共聚物。


3.根据权利要求1所述的一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞，其特征在于：所述聚丙烯酰胺或抗温抗盐型聚丙烯酰胺共聚物的分子量为700～1000×104。


4.根据权利要求3所述的一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞，其特征在于：所述抗温抗盐型聚丙烯酰胺共聚物为耐温抗盐单体共聚物、两性聚合物、疏水缔合聚合物以及多元组合聚合物中的一种或几种的组合，有效含量≥98％。


5.根据权利要求1所述的一种高温快速成胶加重的复合凝胶压井胶塞，其特征在于：所述稳定剂为硫脲，有效含量≥98％。

【专利技术属性】
技术研发人员：张振云，朱方辉，李明星，李琼玮，于淑珍，刘伟，董晓焕，谷成义，孙雨来，李慧，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11