适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂以及水泥浆体系制造技术

本发明专利技术属于油气井工程固井及油田化学领域，具体涉及一种适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂以及水泥浆体系。该堵漏剂由连续相和分散相反相悬浮聚合获得；所述连续相中含有改性刚性材料；所述分散相为含共聚单体的饱和氯化钠水溶液。本发明专利技术采用饱和氯化钠水溶液将共聚单体溶解然后引发聚合，烘干后，吸水材料中含有大量的氯化钠，同时水泥浆配浆水也是采用饱和氯化钠水溶液，可以有效控制堵漏材料在水泥浆中吸水，防止堵漏材料大量吸收水泥浆中的水分而导致水泥浆粘度增加，在硬脆性漏失层，堵漏材料随水泥浆进入地层，被地层流体稀释后，氯化钠浓度降低，堵漏材料开始吸水膨胀，进而堵塞地层孔隙。堵塞地层孔隙。堵塞地层孔隙。

【技术实现步骤摘要】
适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂以及水泥浆体系


[0001]本专利技术属于油气井工程固井及油田化学领域，具体涉及一种适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂以及水泥浆体系。

技术介绍

[0002]随着海洋深水钻探力度不断加大，所遇到的复杂情况也越来越多。由于深水特殊的沉积环境，上覆岩层压力低，深水深部存在低强度高脆性漏失地层，如礁灰岩地层，该类地层的基本特点是疏松、多孔、低强度以及高脆性，其主要成分为珊瑚砂（钙质砂）。钙质砂的承载力比石英砂小得多，钙质砂颗粒的内孔隙决定它与石英砂有根本的区别，颗粒受外力作用易发生破碎。
[0003]目前，各油田通过在水泥浆中加入堵漏材料来解决孔隙、微裂缝的漏失问题。但是，针对于低强度高脆性漏失地层，常规的堵漏材料不能形成有效的堵漏。例如：常规的刚性颗粒材料硬挤硬堵非但不能堵住漏失地层，反而会削弱岩体结构，增加连通孔隙，越堵越漏；柔性材料是一种受到挤压会发生变形的物质，主要为凝胶类材料，可以对不同形状的漏失通道进行封堵，但在通道中骨架支撑作用较弱，极易在压差作用下被挤入孔缝深处，不能形成有效的封堵，也会造成材料浪费。因此通过刚性材料和柔性材料的结合来改善这一问题。例如：中国专利文件CN111218261A公开了一种有机
‑
无机复合材料的制备方法，该复合材料以丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸为有机材料部分，纳米碳酸钙为无机材料，采用溶液聚合法制备出有机
‑
无机复合材料。但是上述方法所制备的产物需要通过研磨来获得所需要的粒径，研磨过程可能会造成无机碳酸钙脱落的问题；且研磨后的材料形状呈无规则颗粒，加入水泥浆中会影响水泥浆的流动度，从而影响现场施工。
[0004]CN113528101A提出了外柔内刚型堵漏材料及其制备方法，在刚性颗粒表面包裹上吸水树脂，形成外弹内刚型堵剂，但是外层的吸水树脂会大量吸收水泥浆中的水分，导致水泥浆粘度增加。

技术实现思路

[0005]鉴于硬脆性地层特点，本专利技术提出了适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂以及水泥浆体系。
[0006]本专利技术所述的适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂，由连续相和分散相反相悬浮聚合获得；所述连续相中含有改性刚性材料；所述分散相为含共聚单体的饱和氯化钠水溶液。
[0007]所述的改性刚性材料为改性二氧化硅和/或改性石英砂，利用硅烷偶联剂（γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）进行改性；所述的共聚单体为丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸和N
‑
乙烯基吡咯烷酮的混合物；以质量比计，丙烯酰胺：2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸：N
‑
乙烯基吡咯烷酮=（14~16）:（3~2）:（3~2）。所述改性刚性材料与柔性材料的质量比为1：（10~25）。
[0008]所述的适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂的制备方法，其具体步骤为：（1）将分散剂和改性刚性材料加入环己烷中，配置连续相；（2）将共聚单体溶解于饱和氯化钠水溶液中，形成溶液I，然后加入交联剂，配置分散相；（3）将分散相滴加到连续相中，边滴加边搅拌，当温度升高到60℃~70℃时滴加引发剂引发反应，反应结束后，过滤，烘干，得到最终产物。
[0009]以质量比计，正己烷：饱和氯化钠水溶液=2:1。
[0010]步骤（1）中，分散剂的加入量为环己烷质量的4%
‑
6%。所述分散剂为Span
‑
80。
[0011]步骤（1）中，改性刚性材料的加入量为环己烷质量的1~2.5%。
[0012]步骤（1）中，溶液I中，共聚单体的质量分数为44%。
[0013]本专利技术中，交联剂为N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺；引发剂为过硫酸钾
‑
亚硫酸氢钠，质量比为1:1。
[0014]本专利技术所述的适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂可以用于制备适用于硬脆性地层防漏堵漏的固井水泥浆体系；所述的水泥浆体系由以下组分组成：油井水泥100份，外柔内刚型堵漏材料4份，抗盐降失水剂4份，抗盐缓凝剂3份，配浆水44份。抗盐降失水剂和抗盐缓凝剂多为本领域常用的磺酸/羧酸共聚物。所述的配浆水为饱和氯化钠水溶液。
[0015]本专利技术采用饱和氯化钠水溶液将共聚单体溶解然后引发聚合，烘干后，吸水材料中含有大量的氯化钠，同时水泥浆配浆水也是采用饱和氯化钠水溶液，此种方法可以有效控制堵漏材料在水泥浆中吸水，防止堵漏材料大量吸收水泥浆中的水分而导致水泥浆粘度增加，在硬脆性漏失层，堵漏材料随水泥浆进入地层，被地层流体稀释后，氯化钠浓度降低，堵漏材料开始吸水膨胀，进而堵塞地层孔隙。
附图说明
[0016]图1 外柔内刚型堵漏材料扫描电镜图。
具体实施方式
[0017]实施例1刚性材料石英砂的改性方法：（1）首先对KH570进行预水解，在烧杯A中混入4gKH570、75g无水乙醇、25g蒸馏水，用稀盐酸调节pH=5，转移至三口烧瓶中，室温下剧烈搅拌30min，完成预水解；（2）在烧杯B中加入100g无水乙醇和20g石英砂，置于超声波清洗器中振荡20min，转移至三口烧瓶；（3）通入氮气温度升至70℃，在350r/min的搅拌速度下反应6h，停止反应，待冷却后用无水乙醇清洗4次，过滤、烘干，得到改性石英砂。
[0018]实施例2不包改性刚性材料的凝胶微球的制备方法，具体步骤包括：（1）在装有回流冷凝管、搅拌桨叶和通氮气管的三口烧瓶中加入80g环己烷，4g的Span
‑
80，在30℃条件下高速搅拌20min，得连续相；（2）在烧杯中称量40g饱和氯化钠水溶液，加入14g丙烯酰胺、3g的2
‑
丙烯酰胺基
‑
2
‑
甲基丙磺酸、3g的N
‑
乙烯基吡咯烷酮，再加入0.1gN,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，配置成分散相；（3）取配置好的分散相，匀速滴加到连续相中，边滴加边搅拌，当温度升高到70℃时，将溶有适量过硫酸钾
‑
亚硫酸氢钠（1:1）混合水溶液滴加到烧瓶中引发反应，反应结束后，过滤，70℃烘干，得到最终产物。
[0019]实施例3一种适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂的制备方法，具体步骤为：（1）在装有回流冷凝管、搅拌桨叶和通氮气管的三口烧瓶中加入80g环己烷，4g的Span
‑
80，0.8g的改性砂，在30℃条件下高速搅拌20min，使石英砂均匀分散，得连续相；（2）在烧杯中称量40g饱和氯化钠水溶液，加入14g丙烯酰胺、3g的2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、3g的N
‑
乙烯基吡咯烷酮，再加入0.1gN,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，配置成分散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂，其特征在于，该堵漏剂由连续相和分散相反相悬浮聚合获得；所述连续相中含有改性刚性材料；所述分散相为含共聚单体的饱和氯化钠水溶液。2.根据权利要求1所述的适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂，其特征在于，所述的改性刚性材料为改性二氧化硅和/或改性石英砂；所述的共聚单体为丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸和N
‑
乙烯基吡咯烷酮的混合物；以质量比计，丙烯酰胺：2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸：N
‑
乙烯基吡咯烷酮=（14~16）:（3~2）:（3~2）。3.权利要求1或2任一项所述的适用于硬脆性地层防漏堵漏的堵漏剂的制备方法，其特征在于，其具体步骤为：（1）将分散剂和改性刚性材料加入环己烷中，配置连续相；（2）将共聚单体溶解于饱和氯化钠水溶液中，形成溶液I，然后加入交联剂，配置分散相；（3）将分散相滴加到连续相中，边滴加边搅拌，当温度升高到60℃~70℃时滴加引发剂引发反应，反应结束后，过滤，烘干，得到最终产物。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳华杰，步玉环，郭胜来，张洪旭，田辉，郭辛阳，路畅，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：