一种超分子凝胶封堵剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种超分子凝胶封堵剂及其应用，涉及油气田钻井技术领域。通过将聚合物、多糖物质、调节助剂、凝胶增强剂、填料颗粒、交联剂复配使用，得到的超分子凝胶封堵剂初始配制后为自由流动度浆体，进入漏层后在40～120℃下可以实现交联凝固，形成高强度段塞，具有高强度和优异的承压能力，填充堵塞井下裂缝、溶洞等漏失通道，强化井眼，提高漏失地层承压能力，封堵效果优异，而且应用温度范围广。此外，本申请中超分子凝胶封堵剂固化时间短，降低了处理的时间，而且抗盐、石膏侵的能力强，同时可酸化，酸溶率达到95％以上，有利于储层酸化压裂。化压裂。

【技术实现步骤摘要】
一种超分子凝胶封堵剂及其应用


[0001]本专利技术涉及的是油气田钻井
，C09K8/24，尤其涉及一种超分子凝胶封堵剂及其应用。

技术介绍

[0002]井漏易造成井喷、井塌、卡钻等复杂事故，危及钻井安全，甚至造成钻井失败。目前的堵漏技术，存在一次堵漏成功率低、难以在光滑裂缝壁面形成稳定承压封堵层、承压力低、难以与漏失孔缝匹配、堵漏材料形成的堵塞带易被地层流体冲稀使堵漏失败、难以在漏失通道滞留、难以堵死漏失通道等技术难题。而传统的凝胶封堵材料只是通过构建三维网络结构，依靠达到深部油藏后架桥、物理堆积来封堵裂缝，其强度较低，若增加其添加量，则会导致其注入性变差。
[0003]中国专利申请CN115044357A公开了一种超分子
‑
高分子双网络凝胶体系及制备方法和应用，包括高分子聚合物、交联剂、超分子凝胶因子、极性调节剂以及水，具有较高的强度、良好的自修复能力，能够应用于裂缝性储层的水窜水淹、暂堵、堵漏等方面的治理，但其承压能力较弱。中国专利申请CN114507515A公开了一种用于裂缝性地层的超分子凝胶堵漏剂及其制备方法与应用，包括共聚反应单体、表面活性剂、引发剂、助溶剂、促进剂、盐水溶液、水，解决了制备工艺复杂以及承压堵漏能力不足、耐温耐盐性差等问题，但该技术方案得到的封堵剂并不具备可酸化的性能，不利于储层酸化压裂。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术第一方面提供了一种超分子凝胶封堵剂，按质量百分比计，其制备原料包括：聚合物3～8％、多糖物质0.3～1.2％、调节助剂0.2～1％、凝胶增强剂0.5～3％、填料颗粒1～4％、交联剂0.3～0.9％、水余量。
[0005]在一些优选的实施方式中，所述聚合物选自聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚胺基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸十八烷基酯、聚丙烯酸盐中的至少一种；优选为聚丙烯酰胺和聚丙烯酸盐中的至少一种；进一步优选为丙烯酰胺
‑
丙烯酸盐聚合物。
[0006]在一些优选的实施方式中，所述丙烯酰胺
‑
丙烯酸盐聚合物中丙烯酸盐选自丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸铵中的至少一种；优选为丙烯酸钾。
[0007]在一些优选的实施方式中，所述丙烯酰胺
‑
丙烯酸钾聚合物的制备方法为：
[0008]S1.将丙烯酸溶液加入氢氧化钾水溶液中，搅拌反应；
[0009]S2.将丙烯酰胺加入蒸馏水中溶解，并与S1所得溶液混合；
[0010]S3.将S2所得混合物加热后，在氮气环境下加入引发剂，搅拌反应，即得。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述S1中丙烯酸溶液中的溶剂选自蒸馏水、乙醇、环己烷、乙醚中的至少一种；优选为蒸馏水。
[0012]在一些优选的实施方式中，所述S1中丙烯酸溶液的质量体积浓度为45～60％；优选为55％。
[0013]在一些优选的实施方式中，所述S1中丙烯酸与氢氧化钾的质量比为(0.75～2)：1；优选为1.25：1。
[0014]在一些优选的实施方式中，所述S1中丙烯酸溶液的中和度为82～85％；优选为83％。
[0015]在一些优选的实施方式中，所述S2中丙烯酰胺在蒸馏水中的质量体积浓度为50～58％；优选为53％。
[0016]在一些优选的实施方式中，所述S2中丙烯酰胺与S1中丙烯酸的质量比为(1～2.2)：1；优选为1.2：1。
[0017]在一些优选的实施方式中，所述S3中加热后的温度为50～75℃；优选为60～65℃；进一步优选为60℃。
[0018]在一些优选的实施方式中，所述S3中引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、2
‑
羟基
‑4’‑
(2
‑
羟基乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基中的至少一种；优选为过硫酸钾。
[0019]在一些优选的实施方式中，所述S3中引发剂的添加质量为丙烯酸和丙烯酰胺总质量的0.8～1.5％；优选为1.3％。
[0020]在一些优选的实施方式中，所述S3中搅拌反应的反应时间为3～7h；优选为4～6h；进一步优选为5h。
[0021]在一些优选的实施方式中，所述多糖物质选自纤维素、淀粉、木质素、黄原胶、壳聚糖、瓜尔胶、海藻酸钠中的至少一种；优选为壳聚糖和海藻酸钠。
[0022]所述壳聚糖和海藻酸钠的质量比为1：(1.5～3)；优选为1：2.2。
[0023]在一些优选的实施方式中，所述聚合物与多糖物质的质量比为(4.5～7.5)：1；优选为6.25：1。
[0024]丙烯酸钾的聚合物能够有效抑制泥页岩及钻屑分散，同时还能降水，改善钻井液的流型和增加润滑性，起到井壁稳定剂的作用，但是丙烯酸钾的聚合物分子量比较小，粘弹效果不理想。本申请中通过将其与丙烯酰胺发生聚合反应，生成高分子量的聚合物，当丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为(1～2.2)：1，选择过硫酸钾作为引发剂，反应剧烈，反应速率快，在常规的聚合温度下即可促进聚合反应的进行，而且合理调控引发剂的添加量则可以避免聚合反应过程中发生暴聚，同时通过水浴加热的方式，将温度控制于50～75℃，避免反应温度快速升高，有效缩短反应时间，使最终得到的丙烯酰胺
‑
丙烯酸钾聚合物的粘度适宜，具有良好的增稠效果。将其与多糖物质按质量比为(4.5～7.5)：1混合使用，能够增加凝胶封堵材料的弹性，增加交联密度，同时改善流动性，而且能抑制钻屑分散及粘土膨胀的作用，又能抑制井径缩小。
[0025]在一些优选的实施方式中，所述调节助剂选自无机铬、铁离子、间苯二酚、乙二胺四乙酸二钠、硫脲和柠檬酸钠、乙二胺四乙酸的至少一种；优选为无机铬和乙二胺四乙酸二钠。
[0026]在一些优选的实施方式中，所述无机铬和乙二胺四乙酸二钠的质量比为1：(0.7～1.6)；优选为1：1.2。
[0027]在一些优选的实施方式中，所述无机铬选自重铬酸钠、重铬酸钾、铬酸钠、铬酸铵、硫酸铬中的至少一种；优选为重铬酸钠、硫酸铬。
[0028]在一些优选的实施方式中，所述重铬酸钠、硫酸铬的质量比为1：(0.8～2)；优选为1：1。
[0029]本申请中的封堵剂在进入漏层后需要随温度的变化而进行聚合反应，因此，其更需要具备优异的热稳定性。本申请人发现，在体系中加入无机铬，特别是重铬酸钠和硫酸铬，具有强氧化性，能与钻井液中的多种组分发生复杂的氧化反应，而三价铬极易吸附在粘土颗粒表面，与体系中多糖等含有多官能团的物质生成络合物，增加体系稳定性并促进成胶时间。意外地是，在体系中继续加入乙二胺四乙酸二钠，在交联剂的协同作用下，进一步促进凝胶成型反应，缩短成胶时间，使其初凝时间在2～4h，增加了封堵剂的强度，破胶时间也得以延长，同时避免了过量无机铬的添加导致的封堵材料的局部脱水收缩，进而使强度降低。
[0030]在一些优选的实施方式中，所述凝胶增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超分子凝胶封堵剂，其特征在于，按质量百分比计，其制备原料包括：聚合物3～8％、多糖物质0.3～1.2％、调节助剂0.2～1％、凝胶增强剂0.5～3％、填料颗粒1～4％、交联剂0.3～0.9％、水余量。2.根据权利要求1所述的一种超分子凝胶封堵剂，其特征在于，所述聚合物选自聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚胺基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸十八烷基酯、聚丙烯酸盐中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的一种超分子凝胶封堵剂，其特征在于，所述聚合物为丙烯酰胺
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丙烯酸盐聚合物；所述丙烯酸盐选自丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸铵中的至少一种。4.根据权利要求3所述的一种超分子凝胶封堵剂，其特征在于，所述多糖物质选自纤维素、淀粉、木质素、黄原胶、壳聚糖、瓜尔胶、海藻酸钠中的至少一种。5.根据权利要求4所述的一种超分子凝胶封堵剂，其特征在于，所述多糖物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，
申请(专利权)人：四川康荣石油化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：