一种裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法技术

本发明专利技术提供了一种裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法，选取不同粒径的超分子凝胶堵漏剂，确定每一种粒径的超分子凝胶堵漏剂的浓度与裂缝最高封堵压力的关系，得到不同粒径的超分子凝胶堵漏剂的优选浓度，从而确定了不同粒径的超分子凝胶堵漏剂的组合方式；之后通过确定不同粒径组合的超分子凝胶堵漏剂与裂缝最高封堵压力之间关系，完成不同粒径组合的超分子凝胶堵漏剂浓度的选择，进而完成不同粒径的超分子凝胶堵漏剂浓度的优选。本发明专利技术的浓度及粒径的优选方法有助于超分子凝胶堵漏剂在裂缝性漏失地层中实现自适应封堵，增加承压封堵能力，为裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度和粒径的选择提供理论支持。支持。

【技术实现步骤摘要】
一种裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法


[0001]本专利技术涉及一种裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法，属于钻井液堵漏


技术介绍

[0002]目前，裂缝性地层恶性井漏已成为制约油气勘探开发进度的世界性难题，提高恶性井漏一次堵漏成功率是世界各油田保障“安全、高效、经济”钻井的迫切需求。研发专用堵漏材料，建立强适用性堵漏工艺，形成高效堵漏技术，提高裂缝性地层一次堵漏成功率，是钻井工程领域研究和实践的重点之一。
[0003]针对裂缝性地层恶性井漏难题，目前已形成多种类型堵漏工艺，根据所使用堵漏材料的类型，主要分为桥接堵漏、凝胶堵漏、水泥堵漏、复合材料堵漏和机械堵漏等工艺。对于溶洞性、裂缝性等严重漏失的地层，普通堵漏材料无法顺利进入地层实现有效封堵。
[0004]裂缝性地层在井下的漏失情况复杂多变，自适应堵漏材料对不同裂缝尺寸大小的裂缝均有一定适用性，能够有效够封堵较大范围尺寸的裂缝，一次堵漏成功率高，对地层损害较小。超分子凝胶属于自适应堵漏材料的一种，不仅注入能力突出、交联自由，还可不受漏失通道的限制，能够通过挤压变形进入裂缝及孔洞空间，最终达到封堵漏层的目的；同时，超分子凝胶强度高，具有一定的耐温性，能够保证其完全进入地层裂缝，对一定宽度范围的大裂缝都能起封堵作用。
[0005]关于超分子凝胶堵漏剂有不少专利文献报道。例如：中国专利文件CN109762540A提供了一种超分子堵漏剂，由超分子聚合物和超分子结构剂组成，超分子聚合物包括特殊官能团单体、丙烯酰胺单体和纤维素；特殊官能团单体包括N,N
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二甲氨基丙烯酸酯和长直链卤代烷烃；超分子结构剂为植物纤维或矿物纤维中的至少一种或几种按任意配比。中国专利文件CN111732941A提供了一种超分子凝胶堵漏浆及其制备方法，所述超分子凝胶堵漏浆原料为：凝胶堵漏组分2
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8份、结构剂8
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20份；其中，所述凝胶堵漏组分包括聚二乙基二烯丙基氯化铵、氯化钠、聚戊双烯酰胺、水一。超分子凝胶堵漏浆主要用于钻井时封堵漏失层，具有堵漏效果好，流变性好等特性。中国专利文件CN106381138A提供了一种高承压无交联超分子复合凝胶堵漏剂，所述超分子凝胶堵漏剂包括以下组分：非离子单体83～90份、阴离子单体2～4份、阳离子单体7～10份、生物多糖1～3份、引发剂0.001～0.005份；所述非离子单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或多种；所述阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸中的一种或多种；所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
[0006]但是，目前的超分子凝胶堵漏剂的使用浓度和粒径的选择方法存在盲目性，难以实现对裂缝性漏失地层井漏裂缝尺寸和温度的自适应，无法实现有效封堵。因此，需要专利技术一种超分子凝胶堵漏剂浓度和粒径的优选方法，使超分子凝胶能够适应不同裂缝宽度，且在高温条件下具有较高的承压能力，对不同宽度的裂缝进行长期有效封堵。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法。本专利技术的浓度及粒径的优选方法有助于超分子凝胶堵漏剂在裂缝性漏失地层中实现自适应封堵，增加承压封堵能力，为裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度和粒径的选择提供理论支持。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法，包括步骤如下：
[0010](1)确定模拟裂缝岩心模型；
[0011](2)将相同粒径的超分子凝胶堵漏剂颗粒分散于水基钻井液中分别配制不同浓度的超分子凝胶堵漏剂分散液；分别测试所制备的超分子凝胶堵漏剂分散液的裂缝最高封堵压力，绘制超分子凝胶堵漏剂分散液浓度与裂缝最高封堵压力的关系曲线，拟合得到超分子凝胶堵漏剂分散液浓度与裂缝最高封堵压力的关系式，计算得到该粒径下超分子凝胶堵漏剂的优选浓度；
[0012](3)变化步骤(2)中超分子凝胶堵漏剂颗粒的粒径大小，重复步骤(2)，分别得到不同粒径超分子凝胶堵漏剂颗粒的优选浓度；
[0013](4)将不同粒径的超分子凝胶堵漏剂颗粒按照质量比为其优选浓度比的比例混合后分散于水基钻井液中，分别配制总质量浓度不同的不同粒径组合的超分子凝胶堵漏剂分散液；分别测试所制备的超分子凝胶堵漏剂分散液的裂缝最高封堵压力，绘制超分子凝胶堵漏剂浓度与裂缝最高封堵压力的关系曲线，拟合得到超分子凝胶堵漏剂浓度与裂缝最高封堵压力的关系式；
[0014](5)根据钻井液在实际堵漏施工中承压堵漏要求，确定需要达到的承压堵漏强度，代入上述步骤(4)中的关系式，即可算出可达到此堵漏强度的不同粒径组合的超分子凝胶堵漏剂的总质量浓度，根据质量比计算出不同粒径的超分子凝胶堵漏剂的使用浓度，进而完成不同粒径的超分子凝胶堵漏剂浓度的优选。
[0015]根据本专利技术，步骤(1)中所述模拟裂缝岩心模型可市购获得或者按现有技术制备得到；根据地层的实际岩心，按现有技术计算得到天然裂缝的宽度，从而确定模拟裂缝岩心模型。
[0016]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述超分子凝胶堵漏剂分散液的浓度选择范围为1～12％，超分子凝胶堵漏剂分散液的浓度在上述范围内均匀取值。
[0017]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述超分子凝胶堵漏剂分散液的裂缝最高封堵压力的测试方法包括步骤：利用高温高压动态堵漏评价装置，设置温度为模拟地层温度，加围压至20MPa；向裂缝岩心中注入模拟钻井液直至饱和，之后将配制好的超分子凝胶堵漏剂分散液注入到裂缝岩心中，直至裂缝出口完全产出凝胶溶液而不再有水产出；静置30分钟后，向裂缝岩心中反向注入模拟钻井液，使用数据软件实时记录注入压力变化，裂缝模型出口端漏失时的最高压力即为超分子凝胶堵漏剂的裂缝最高封堵压力。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，超分子凝胶堵漏剂分散液浓度与裂缝最高封堵压力的关系曲线的绘制以及关系式的拟合步骤为：绘制超分子凝胶堵漏剂分散液浓度与裂缝最高封堵压力关系的散点图；散点图中快速上升段的第一个点定义为第一拐点Ⅰ点，将快速上升后趋于平稳的第一个点定义为第二拐点Ⅱ点，对快速上升阶段第一拐点Ⅰ点和趋于平
稳阶段的第二拐点Ⅱ点之间的散点进行直线线性拟合，绘制超分子凝胶堵漏剂分散液浓度与裂缝最高封堵压力关系的散点图；散点图上快速上升段的第一个点定义为第一拐点Ⅰ点，将快速上升后趋于平稳的第一个点定义为第二拐点Ⅱ点，对该上升段散点进行直线线性拟合，以最小的拟合度值R2(R2≥0.95)为标准，若散点拟合度值R2＜0.95时，则Ⅰ点右移，重新与Ⅱ点之间的散点进行直线线性拟合，直到R2≥0.95为止，选取右移之后的点为第一拐点，将第一拐点与第二拐点之间的散点进行直线线性拟合得到超分子凝胶堵漏剂分散液浓度与裂缝最高封堵压力之间的关系式；若散点拟合度值R2≥0.95时，则Ⅰ点左移，重新与Ⅱ点之间的散点进行直线线性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法，包括步骤如下：(1)确定模拟裂缝岩心模型；(2)将相同粒径的超分子凝胶堵漏剂颗粒分散于水基钻井液中分别配制不同浓度的超分子凝胶堵漏剂分散液；分别测试所制备的超分子凝胶堵漏剂分散液的裂缝最高封堵压力，绘制超分子凝胶堵漏剂分散液浓度与裂缝最高封堵压力的关系曲线，拟合得到超分子凝胶堵漏剂分散液浓度与裂缝最高封堵压力的关系式，计算得到该粒径下超分子凝胶堵漏剂的优选浓度；(3)变化步骤(2)中超分子凝胶堵漏剂颗粒的粒径大小，重复步骤(2)，分别得到不同粒径超分子凝胶堵漏剂颗粒的优选浓度；(4)将不同粒径的超分子凝胶堵漏剂颗粒按照质量比为其优选浓度比的比例混合后分散于水基钻井液中，分别配制总质量浓度不同的不同粒径组合的超分子凝胶堵漏剂分散液；分别测试所制备的超分子凝胶堵漏剂分散液的裂缝最高封堵压力，绘制超分子凝胶堵漏剂浓度与裂缝最高封堵压力的关系曲线，拟合得到超分子凝胶堵漏剂浓度与裂缝最高封堵压力的关系式；(5)根据钻井液在实际堵漏施工中承压堵漏要求，确定需要达到的承压堵漏强度，代入上述步骤(4)中的关系式，即可算出可达到此堵漏强度的不同粒径组合的超分子凝胶堵漏剂的总质量浓度，根据质量比计算出不同粒径的超分子凝胶堵漏剂的使用浓度，进而完成不同粒径的超分子凝胶堵漏剂浓度的优选。2.根据权利要求1所述裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法，其特征在于，步骤(2)中所述超分子凝胶堵漏剂分散液的浓度选择范围为1～12％，超分子凝胶堵漏剂分散液的浓度在上述范围内均匀取值。3.根据权利要求1所述裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法，其特征在于，步骤(2)中所述超分子凝胶堵漏剂分散液的裂缝最高封堵压力的测试方法包括步骤：利用高温高压动态堵漏评价装置，设置温度为模拟地层温度，加围压至20MPa；向裂缝岩心中注入模拟钻井液直至饱和，之后将配制好的超分子凝胶堵漏剂分散液注入到裂缝岩心中，直至裂缝出口完全产出凝胶溶液而不再有水产出；静置30分钟后，向裂缝岩心中反向注入模拟钻井液，使用数据软件实时记录注入压力变化，裂缝模型出口端漏失时的最高压力即为超分子凝胶堵漏剂的裂缝最高封堵压力。4.根据权利要求1所述裂缝性地层用超分子凝胶堵漏剂的浓度及粒径的优选方法，其特征在于，步骤(2)中，超分子凝胶堵...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景斌，白英睿，张启涛，吕开河，王金堂，刘城彤，朱跃成，廖波，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：