一种深井破碎地层井壁修复强化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钻井工程技术领域的一种深井破碎地层井壁修复强化剂及其制备方法和应用，所述井壁修复强化剂可包含重量份数计的以下组分：超细水泥100份，高温稳定剂1～35份，表面改性环氧树脂微胶囊10～50份，潜伏性固化剂1～15份，胶乳5～15份，水40～70份。所述的井壁修复强化剂固化后与灰岩、碳酸盐等岩石粘接强度高，弹韧性好，不会出现钻杆碰撞后破损掉块的问题，同时，本发明专利技术中的超细水泥、界面增强剂可进入地层微裂缝，在高温、高压、碱性等环境下会固化，提高深部破碎地层岩石粘接强度及岩石完整性，该技术可解决破碎地层坍塌掉块造成的卡钻复杂，保障了后期的安全钻进。保障了后期的安全钻进。

【技术实现步骤摘要】
一种深井破碎地层井壁修复强化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钻井工程
，更进一步说，涉及一种深井破碎地层井壁修复强化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着勘探开发逐渐向深层特深层进军，深部油气藏已经成为国内外石油公司增储上产的重要阵地，而在深部钻探过程中，钻遇破碎性地层造成的井壁失稳给工程技术带来巨大挑战。如中石化西北油田分公司的顺北区块，由于钻遇深部(井深7000～8000m、温度140～170℃)白云岩、碳酸盐岩破碎带导致的坍塌掉块、频繁卡钻及侧钻复杂，5口井共损失钻井周期900余天，深井、超深井破碎地层井壁失稳世界难题至今未能解决。
[0003]目前，针对超深井破碎性地层钻进难题主要依靠钻井液的应力支撑、强化封堵、控制粘切等技术措施，但都不能有效根除复杂，掉块卡钻时有发生。因此，钻遇破碎带并且严重影响钻进时，通常会打水泥塞回填并重新侧钻，绕过破碎带。这样做不仅浪费进尺，还会增加钻井周期，另外重新侧钻还是有可能钻遇破碎地层。针对破碎地层钻井复杂，目前还没有合适的解决方案。
[0004]中国专利CN109207131A公开了一种井壁修补强化剂及其制备方法，其是使用烯基单体、交联剂等在引发剂作用下聚合生成高分子凝胶的方式来修补井壁破碎地层。但是凝胶的强度、与碳酸盐岩界面的粘接强度是难以达到井壁强化剂固化后的效果。
[0005]中国专利CN109423263A公开了一种胶结型井壁加固剂及制备方法，其中主要是使用环氧树脂与固化剂在地层温度压力条件下固化的方式来解决破碎地层坍塌掉块的复杂。其环氧树脂井壁加固剂，固化后脆性大，在钻杆的连续碰撞下，有可能会出现掉块或者破损的情况。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种深井破碎地层井壁修复强化剂。具体地说涉及一种深井破碎地层井壁修复强化剂及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术的目的在于，创新性的提出了使用强粘接、高弹韧性井壁修复强化剂解决深井、超深井破碎地层钻井难题，提出将破碎带的破碎岩石粘接，通过水泥固住破碎地层，以此解决破碎地层坍塌的复杂问题。本专利技术的井壁修复强化剂固化后与灰岩、碳酸盐等岩石粘接强度高，弹韧性好，不会出现钻杆碰撞后破损掉块的问题，同时，本专利技术中的超细水泥、界面增强剂可进入地层微裂缝，在高温、高压、碱性等环境下会固化，提高深部破碎地层岩石粘接强度及岩石完整性，该技术可解决破碎地层坍塌掉块造成的卡钻复杂，保障了后期的安全钻进。
[0008]本专利技术目的之一是提供一种深井破碎地层井壁修复强化剂，可包含重量份数计的以下组分：
[0009]超细水泥100份，
[0010]高温稳定剂1～35份，优选15～35份，
[0011]表面改性环氧树脂微胶囊10～50份，优选15～40份，
[0012]潜伏性固化剂1～15份，优选3～10份，
[0013]胶乳5～15份，
[0014]水40～70份，优选45～60份。
[0015]其中，
[0016]所述超细水泥粒径小于10μm。
[0017]所述高温稳定剂可为纯度大于98％的二氧化硅粉末，粒径0.1～1μm。
[0018]本申请考虑到环氧树脂微胶囊表面为有机材料，与水泥的无机材料会存在不兼容，所以将其表面进行特定改性。
[0019]所述表面改性环氧树脂微胶囊包含囊芯和囊壁；所述环氧树脂微胶囊的囊芯为环氧树脂与丁基缩水甘油醚的混合物，环氧树脂与丁基缩水甘油醚的质量份数比可为100:(5～30)；所述环氧树脂可选自环氧树脂E44、E51中的至少一种；所述囊壁材料可为脲醛树脂。所述的表面改性环氧树脂微胶囊的粒径可为10～500μm，壁厚10～400nm。
[0020]具体地，所述表面改性环氧树脂微胶囊可由包含以下步骤在内的方法而成：将环氧树脂微胶囊和Tris-HCl缓冲液混合搅拌(于25℃～40℃恒温条件下)，加入一定量的多巴胺，继续搅拌反应4～10h，搅拌结束后离心分离，用去离子水、乙醇清洗微胶囊，除去未反应的杂质等。采用冷冻干燥得到多巴胺改性的环氧树脂微胶囊，即为所述表面改性环氧树脂微胶囊。
[0021]其中，所述的环氧树脂微胶囊：Tris-HCl缓冲液：多巴胺的质量比可为1:(10～30):(0.3～1)。
[0022]所述的环氧树脂微胶囊的制备方法可参考文献:刘景勃等,二步法制备脲醛树脂包覆环氧树脂溶液微胶囊.合成树脂及塑料，2016,33(5)：11。具体制备方法可包括以下步骤：
[0023]将20～35重量份尿素、30～70重量份甲醛溶液(浓度为30～37wt％)混合，加入三乙醇胺将pH值调到8～10，加热到60～80℃进行反应，得到脲醛树脂预聚物溶液；
[0024]向脲醛树脂预聚物溶液中加入100～200重量份的乳化剂溶液，再加入20～30重量份乙酸乙酯、5～30重量份丁基缩水甘油醚的混合物，100重量份环氧树脂，进行乳化，乳化时间可为20～30min。将pH值调为3～4，同时加热到60～70℃，冷却、洗涤、过滤、干燥，得到所述环氧树脂微胶囊。
[0025]所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠乳化剂，所述十二烷基苯磺酸钠在乳化剂溶液中的浓度为5～15wt％。
[0026]所述Tris-HCl缓冲液的浓度可为0.04～0.06mol/L，pH可为7.5～9，优选8～8.5；具体可由包括以下步骤在内的方法制备而成：将40～60mL浓度为0.1mol/L的Tris溶液与8.5mL浓度为0.1mol/L的盐酸混匀并稀释至100mL。
[0027]所述潜伏性固化剂可选自1,1,1-三甲基-2-乙酰亚胺、1,1-二甲基-1-庚烷基胺-2-乙酰亚胺、1,1-二甲基-1-辛烷基胺-2-丙酰亚胺、1,1
–
二甲基-1-十烷基胺-2-丙酰亚胺、1,1-二甲基-1-十二烷基胺-2-丁酰亚胺中的至少一种。
[0028]所述潜伏性固化剂与表面改性环氧树脂微胶囊之间存在协同作用，其作用原理
是，在一定温度压力情况下，环氧树脂微胶囊破胶，将环氧树脂释放出来，与潜伏性固化剂反应，从而固化环氧树脂，提高体系的强度及粘接性，同时还可以起到自修复水泥的作用。所述表面改性环氧树脂微胶囊与潜伏固化剂的重量比优选为100：(10～40)，优选为100：(10～35)。
[0029]所述胶乳可选自本领域常用胶乳种类，优选羧基丁苯胶乳。
[0030]优选地，
[0031]所述的深井破碎地层井壁修复强化剂，还可包含分散剂；以所述超细水泥用量为100重量份计，所述分散剂用量可为0～8重量份，优选为0.6～3重量份；所述分散剂可选自木质素磺酸盐类、聚羧酸类减水剂或萘系分散剂中的至少一种。
[0032]所述界面增强剂可包含界面增强剂，所述界面增强剂的用量为2-20重量份；优选地，所述界面增强剂包含界面增强剂A和界面增强剂B；以所述超细水泥用量为100重量份计，所述界面增强剂A用量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深井破碎地层井壁修复强化剂，包含重量份数计的以下组分：超细水泥100份，高温稳定剂1～35份，表面改性环氧树脂微胶囊10～50份，潜伏性固化剂1～15份，胶乳5～15份，水40～70份。2.根据权利要求1所述的深井破碎地层井壁修复强化剂，其特征在于：所述潜伏性固化剂选自1,1,1-三甲基-2-乙酰亚胺、1,1-二甲基-1-庚烷基胺-2-乙酰亚胺、1,1-二甲基-1-辛烷基胺-2-丙酰亚胺、1,1
–
二甲基-1-十烷基胺-2-丙酰亚胺、1,1-二甲基-1-十二烷基胺-2-丁酰亚胺中的至少一种。3.根据权利要求1所述的深井破碎地层井壁修复强化剂，其特征在于：所述表面改性环氧树脂微胶囊包含囊芯和囊壁；所述表面改性环氧树脂微胶囊的囊芯为环氧树脂与丁基缩水甘油醚的混合物，环氧树脂与丁基缩水甘油醚的质量比为100:(5～30)，所述表面改性环氧树脂微胶囊的囊壁材料为脲醛树脂；所述的表面改性环氧树脂微胶囊的粒径为10～500μm，壁厚10～400nm。4.根据权利要求1所述的深井破碎地层井壁修复强化剂，其特征在于：所述表面改性环氧树脂微胶囊由包含以下步骤在内的方法而成：将环氧树脂微胶囊和Tris-HCl缓冲液混合搅拌，加入多巴胺，反应，反应后分离清洗，冷冻干燥得到所述表面改性环氧树脂微胶囊。5.根据权利要求4所述的深井破碎地层井壁修复强化剂，其特征在于：所述的环氧树脂微胶囊：Tris-HCl缓冲液：多巴胺的质量比为1:(10～30):(0.3～1)。6.根据权利要求4所述的深井破碎地层井壁修复强化剂，其特征在于所述的环氧树脂微胶囊由包括以下步骤在内的方法制备而成：将20～35重量份尿素、30～70重量份甲醛溶液混合，将pH值调到8～10，加热到60～80℃进行反应，得到脲醛树脂预聚物溶液；向脲醛树脂预聚物溶液中加入100～200重量份乳化剂溶液，再加入20～30重量份乙酸乙酯、5～30重量份丁基缩水甘油醚的混合物，100重量份环氧树脂，进行乳化；将pH值调为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凡，李大奇，金军斌，王伟吉，张亚云，刘金华，张栋，王立双，张凤英，
申请(专利权)人：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：