一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，该凝胶颗粒堵漏剂包括如下质量份数的原料组成：共聚反应单体15

【技术实现步骤摘要】
一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂及其制备方法与应用，属于石油天然气钻井


技术介绍

[0002]井漏是石油钻井过程中的普遍现象，根据统计，井漏发生率占全世界钻井总数的 20％～25％。井漏不仅会对钻井工程造成巨大的经济损失，而且还会导致井压严重下降，对油井内壁的稳定性造成非常大的影响，严重时会导致井喷事故的发生，严重威胁到钻井作业的安全性。凝胶堵漏技术是实现封堵漏层的常用且有效技术之一，目前采用的凝胶堵漏技术在现场应用已取得比较好的效果，但存在一定的局限性，如存在与漏失通道尺寸不易匹配，不适合封堵大尺寸裂缝，且堆积区易被稀释，冲散等问题；在应用时，易浪费大量材料。常用的凝胶材料在现场使用时有两种工艺：一种是段塞堵漏，将凝胶段塞注入漏层，充填度高，承压能力强，但堵漏周期长，增加成本；另一种是随钻堵漏，凝胶颗粒分散在钻井液中，随钻进入地层，随钻随堵，操作简单方便，但不易与裂缝尺寸匹配，且易被冲散、稀释，承压能力低。
[0003]自愈合是指材料在产生缺陷后，本身能够自我恢复的能力；自愈合凝胶堵漏材料(如具有动态亚胺的多糖基凝胶、主客体相互作用的冠醚类凝胶等)在受损后可以凭借体系中具有的可逆特性的功能性化学键或结构单元来实现自愈合，形成接近原始强度的整体凝胶，其可弥补上述常用凝胶材料的不足，可随钻进入漏失通道，并在其中充填、堆积后，自愈形成整体凝胶，提高承压能力，节约时间。
[0004]关于自愈合凝胶堵漏材料，也有专利文献报道。例如，中国专利文献CN11086475A 提供了一种自愈合凝胶堵漏材料的愈合堵漏性能评价方法，其中涉及一种自愈合凝胶堵漏材料的制备，该自愈合凝胶堵漏材料以聚乙烯醇、阳离子纤维素、氯化铁和丙烯酸为原料，在引发剂过硫酸铵存在下制备得到。中国专利文献CN110929400A提供了一种自愈合凝胶堵漏材料的愈合堵漏稳定性评价方法，其中涉及一种自愈合凝胶堵漏材料的制备，该自愈合凝胶堵漏材料以聚乙烯醇、羧甲基壳聚糖、氯化铁和丙烯酸为原料，在引发剂过硫酸铵存在下制备得到，在引发剂过硫酸铵存在下制备得到。但是，上述两种材料是基于金属配位键和氢键作用制备的自愈合凝胶堵漏材料，其承压堵漏温度较低。中国专利文件 CN105504158A提供了一种在地层条件下可再交联的智能凝胶颗粒及其制备方法与应用，所述智能凝胶颗粒是由丙烯酰胺、阴离子单体、阳离子单体、N,N-乙烯基吡咯烷酮，pH 值调节剂、引发剂、交联剂Ⅰ、交联剂Ⅱ、稳定剂、纳米颗粒材料和水配制而成，该凝胶颗粒进入地层后，在地层条件下，颗粒之间重新进行交联，形成高强度凝胶，实现有效封堵，上述方法是通过交联剂Ⅰ形成预交联的凝胶颗粒注入地层，其在地层堆积、聚集后，通过交联剂Ⅱ再次交联形成整体凝胶，但是该智能凝胶颗粒配方复杂，并且其制备工艺比较复杂。
[0005]目前采用的自愈合凝胶堵漏材料研究尚处于初级阶段，需要开发新的基于不同愈合机理的自愈合凝胶堵漏材料。因此，开发一种新的具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，从
而达到有效封堵裂缝孔隙的目的具有重要的意义。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂及其制备方法与应用。本专利技术的自愈合堵漏材料具有受损后可恢复的特点，以颗粒的形式注入地层裂缝，愈合后可形成整体凝胶，达到有效封堵裂缝孔隙的目的。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，包括如下质量份数的原料组成：共聚反应单体 15-35份、表面活性剂A 0.1-20份、引发剂Ⅰ0.01-0.9份、交联剂0.01-0.1份、阳离子乳胶颗粒 0.5-5份；所述共聚反应单体包括亲水单体和疏水单体，所述亲水单体为丙烯酸与丙烯酰胺类单体的组合，所述疏水单体为丙烯酸酯类单体。
[0009]根据本专利技术优选的，所述具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，包括如下质量份数的原料组成：共聚反应单体18-30份、表面活性剂A 0.5-15份、引发剂Ⅰ0.05-0.5份、交联剂0.02-0.08 份、阳离子乳胶颗粒1-4份。
[0010]根据本专利技术优选的，所述共聚反应单体中疏水单体与亲水单体的质量比为1-8:100，进一步优选为2-5:100；所述亲水单体中丙烯酸与丙烯酰胺类单体的比例为1:0.5-10，进一步优选为 1:1-6。
[0011]根据本专利技术优选的，所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-羟丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基双丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合。
[0012]根据本专利技术优选的，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的一种或两种以上的组合；进一步优选为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯中的一种或两种以上的组合。
[0013]根据本专利技术优选的，所述表面活性剂A为离子型表面活性剂；优选的，所述表面活性剂A 为十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的组合。
[0014]根据本专利技术，所述引发剂Ⅰ是自由基型聚合引发剂；优选的，所述引发剂Ⅰ为氧化-还原引发体系，氧化-还原引发体系中的氧化剂为过硫酸铵，还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂与还原剂的质量比为1:1。
[0015]根据本专利技术优选的，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
[0016]根据本专利技术优选的，所述阳离子乳胶颗粒为阳离子单体通过乳液聚合法接枝到苯乙烯的表面得到的带有正电荷的阳离子乳胶颗粒。
[0017]根据本专利技术优选的，所述阳离子乳胶颗粒按照下述方法制备得到：
[0018]将阳离子单体和苯乙烯分散于表面活性剂B溶液中，在隔绝氧气的条件下加热至60℃，加入引发剂Ⅱ，搅拌反应；最后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到阳离子乳胶颗粒。
[0019]优选的，所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、(3
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丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的一种或两种以上的组
合。
[0020]优选的，所述阳离子单体与苯乙烯的质量比为20:1-5，进一步优选为20:2-4。
[0021]优选的，所述表面活性剂B为十二烷基硫酸钠，所述表面活性剂B溶液的质量浓度为 0.02-0.2g/mL，进一步优选为0.05-0.15g/mL。
[0022]优选的，所述阳离子单体和苯乙烯的总质量和表面活性剂B溶液的质量比为3:5-15，进一步优选为3:7-12。
[0023]优选的，所述引发剂Ⅱ为过硫酸钾，所述引发剂Ⅱ的质量为阳离子单体和苯乙烯总质量的 2
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；进一步优选的，所述引发剂Ⅱ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，其特征在于，该凝胶颗粒堵漏剂包括如下质量份数的原料组成：共聚反应单体15-35份、表面活性剂A 0.1-20份、引发剂
Ⅰꢀ
0.01-0.9份、交联剂0.01-0.1份、阳离子乳胶颗粒0.5-5份；所述共聚反应单体包括亲水单体和疏水单体，所述亲水单体为丙烯酸与丙烯酰胺类单体的组合，所述疏水单体为丙烯酸酯类单体。2.根据权利要求1所述的具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，其特征在于，所述具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，包括如下质量份数的原料组成：共聚反应单体18-30份、表面活性剂A 0.5-15份、引发剂
Ⅰꢀ
0.05-0.5份、交联剂0.02-0.08份、阳离子乳胶颗粒1-4份。3.根据权利要求1所述的具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，其特征在于，所述共聚反应单体中疏水单体与亲水单体的质量比为1-8:100，优选为2-5:100；所述亲水单体中丙烯酸与丙烯酰胺类单体的比例为1:0.5-10，优选为1:1-6。4.根据权利要求1所述的具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，其特征在于，所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-羟丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基双丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的一种或两种以上的组合；优选为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯中的一种或两种以上的组合；所述表面活性剂A为十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的组合；所述引发剂Ⅰ为氧化-还原引发体系，氧化-还原引发体系中的氧化剂为过硫酸铵，还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂与还原剂的质量比为1:1；所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。5.一种权利要求1所述的具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂用阳离子乳胶颗粒，其特征在于，所述阳离子乳胶颗粒为阳离子单体通过乳液聚合法接枝到苯乙烯的表面得到的带有正电荷的阳离子乳胶颗粒；所述阳离子乳胶颗粒按照下述方法制备得到：将阳离子单体和苯乙烯分散于表面活性剂B溶液中，在隔绝氧气的条件下加热至60℃，加入引发剂Ⅱ，搅拌反应；最后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到阳离子乳胶颗粒。6.根据权利要求5所述的具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂用阳离子乳胶颗粒，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：a.所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的一种或两种以上的组合；b.所述阳离子单体与苯乙烯的质量比为20:1-5，优选为20:2-4；c.所述表面活性剂B为十二烷基硫酸钠，所述表面活性剂B溶液的质量浓度为0.02-0.2g/mL，优选为0.05-0.15g/mL；d.所述阳离子单体和苯乙烯的总质量和表面活性剂B溶液的质量比为3:5-15，优选为3:7-12；e.所述引发剂Ⅱ为过硫酸钾，所述引发剂Ⅱ的质量为阳离子单体和苯乙烯总质量的千
分之二；所述引发剂Ⅱ以引发剂Ⅱ水溶液的形式滴加入体系中，引发剂Ⅱ水溶液的质量浓度为20-30wt％，引发剂Ⅱ水溶液每滴的滴定间隔为2-4s；f.所述隔绝氧气条件是通过向体系中通入氮气实现的；g.所述搅拌反应的温度为60℃，搅拌反应时间为7h，搅拌速率为300-500r/min；h.所述洗涤为用无水乙醇洗涤3次；所述干燥条件为60℃下真空干燥30-60h；所述研磨转速为30000-35000r/min，时间为4-6min。7.权利要求1-4任一项所述的具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂的制备方法，包括步骤如下：将共聚反应单体、表...

【专利技术属性】
技术研发人员：白英睿，孙金声，吕开河，刘敬平，黄贤斌，王金堂，金家锋，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：