一种水溶性可控固化树脂堵漏剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种水溶性可控固化树脂堵漏剂及其制备方法与应用。本发明专利技术堵漏剂包括以下质量分数的原料制备得到：树脂单体30

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性可控固化树脂堵漏剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种水溶性可控固化树脂堵漏剂及其制备方法与应用，属于钻井液防漏堵漏


技术介绍

[0002]井漏是钻井过程中常见的复杂情况，损失较大。地层的漏失主要取决于地层的特性，通过人为的方法提高地层的承压能力，封堵漏失孔道，从而达到防漏的目的。为了堵住漏层，必须利用各种堵漏材料，在距井筒很近范围的漏失通道里建立一道堵塞隔墙，用以隔断钻井液的漏失。对于孔隙型或孔隙
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裂缝性漏失，进入漏层前，在钻井液中加入堵漏材料，在压差作用下，堵漏剂进入漏失通道，提高地层的承压能力，达到防漏的目的。根据漏失性质和裂缝开口尺寸选用堵漏剂的种类和加量。
[0003]桥接堵漏材料是解决裂缝性地层井漏问题的有力手段之一，其利用不同形状及尺寸的桥接堵漏材料，以不同浓度与钻井液复配，通过堵漏浆流动过程中在裂缝内架桥、堆积和充填，形成阻断流体压力传递和流体介质通过的裂缝封堵层。常用的桥接材料有核桃壳、碳酸钙、纤维、云母片等。但常用的桥接堵漏材料粒径与地层漏失通道尺寸的匹配性差，由于重力沉降、缝内冲刷等因素的影响，在裂缝宽度较大、纵向延伸较高的大裂缝，尤其是溶洞中不易驻留，导致封堵层承压能力低。
[0004]高失水类堵漏材料是指在漏失通道内通过固相失水、填塞等作用形成致密封堵层的堵漏材料。常见的高失水类堵漏材料有雪佛龙的Diaseal M堵漏材料、中国的狄赛尔(DSL)堵漏剂和Z
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DTR堵漏剂等。高失水类堵漏材料进入地层裂缝后，在地层压力与钻井液液柱压力的压差作用下迅速失水，固相组分聚集变稠迅速形成薄膜或滤饼，封堵裂缝漏失通道。高失水类堵漏材料使用方便、见效快，在高渗透性地层成功率高。但是高失水类堵漏材料与桥接类堵漏材料类似，对漏失通道的适应性较差，在较大的裂缝或溶洞中容易被冲走。因此，高失水类堵漏材料适用于解决纵横漏失带以及漏失量较小的地层。
[0005]凝胶类堵漏材料主要是借助化学交联反应或依靠分子间的相互作用力形成具有三维网络结构的高强度凝胶，对复杂地层钻井液漏失通道进行封堵。与其他类型堵漏材料相比，柔性聚合物凝胶堵漏材料由于具有良好的受压可变形性，可自适应进入不同尺度漏失通道而不受其形态限制，容易在漏失通道内快速形成封堵，是一种适用于不同尺度漏失通道的堵漏材料。但是凝胶类堵漏材料耐温性差，高温条件形成的凝胶封堵层强度不高。
[0006]吸液膨胀类堵漏材料大多数是由具有吸水、吸油性质的树脂材料单独或与其他堵漏材料组合形成的堵漏材料，其分子结构上含有亲水或亲油性基团，遇水或油溶胀，但不发生溶解。吸液膨胀类聚合物堵漏材料一般可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和复合离子型。吸液膨胀类聚合物堵漏材料具有膨胀和变形性等优点，不受漏失通道形状和尺寸的影响，可以解决桥接堵漏材料和高失水堵漏材料无法解决的自适应堵漏问题。吸液膨胀类堵漏材料进入裂缝后，利用分子间范德华力和渗透压差作用，能够吸水(油)发生体积膨胀，形成具有良好弹性的充填层，适用于孔隙性、裂缝性漏失地层。但是其吸液延时效果和抗温性
能较差，对大裂缝或溶洞性恶性漏失地层的堵漏适用性较差。
[0007]可固化类堵漏材料是指具有较强触变和固化性能，能在漏失层快速固化封堵漏失层的堵漏材料。可固化类堵漏材料一般由固化剂、悬浮稳定剂和缓凝剂等多种材料复配组成。可固化类堵漏材料进入漏失地层一段时间后可以有效驻留，因其较强的触变性能以及在漏失层流动阻力大，能够快速固化凝结形成具有较高强度的固化体，与地层胶结而封堵漏失通道，减少泥浆和钻井液漏失。可固化堵漏材料来源广，成本低，强度高，配制工艺简单，固化后胶结强度大。但是其施工安全风险高，抗高矿化度地层水污染和稀释能力差，容易导致卡钻或在裂缝或溶洞被水稀释冲走等问题。专利CN110105935A公开了一种高强多功能堵剂，在外加驱替力作用下堵剂快速浸润、渗透到封堵层并充填在微孔中，形成高强多功能堵剂，但是该堵剂的抗高温性能有待提高，对于缝洞型大裂缝或溶洞等漏失通道的封堵效果不佳。
[0008]尽管近年来堵漏技术的进步促进了堵漏成功率的进一步提高，但恶性漏失地层的堵漏效果仍不理想。尤其是大尺度裂缝和溶洞发育地层，在钻井液漏失和堵漏机理、堵漏材料自适应滞留和充填性能、堵漏材料高温稳定性能、堵漏材料和工艺的信息化和智能化等方面仍需开展深入研究。因此，亟需研发一种具有易配注、强充填、强驻留、抗高温、高强度性能的地下固化或交联的连续相水溶性可控固化树脂堵漏剂，可不受缝洞漏失通道的限制，可满足缝洞型碳酸盐岩不同缝洞组合下堵漏的基本要求。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，尤其是针对现有恶性漏失地层使用的常规堵漏材料配注工艺复杂、缝洞中驻留能力弱、难以有效充填、高温稳定性差、封堵强度低以及可控性差等问题，本专利技术提供一种水溶性可控固化树脂堵漏剂及其制备方法与应用。本专利技术的水溶性可控固化树脂堵漏剂可适用于恶性井漏地层钻井液漏失封堵，是一种具有易配注、强充填、强驻留、抗高温、高强度性能的地下固化或交联的连续相堵漏材料，可不受缝洞漏失通道的限制，可满足缝洞型碳酸盐岩不同缝洞组合下堵漏的基本要求，能够实现较高的一次堵漏成功率，具有广阔应用前景。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种水溶性可控固化树脂堵漏剂，包括以下质量分数的原料制备得到：树脂单体30
‑
40％，乙烯类单体3
‑
8％，丙烯酸类单体10
‑
15％，含双键有机硅单体1
‑
5％，助溶剂5
‑
15％，引发剂1
‑
5％，表面活性剂1
‑
10％，交联剂1
‑
5％，余量为水，各组分含量总和为百分之百；
[0012]所述树脂单体为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性脲醛树脂或水溶性聚酰亚胺树脂中的一种或两种以上的组合；
[0013]所述乙烯类单体为苯乙烯或4甲基
‑
苯乙烯中的一种或两种的组合；
[0014]所述丙烯酸类单体为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、2
‑
丙基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或两种以上的组合；
[0015]所述含双键有机硅单体为乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或甲基乙烯基二甲氧基硅烷中的一种或两种以上的组合；
[0016]所述交联剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、N
‑
羟甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇
酯、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化二异丙苯或2,5
‑
二甲基
‑
2,5二叔丁基过氧化己烷中的一种或两种以上的组合。
[0017]根据本专利技术，优选的，所述水溶性可控固化树脂堵漏剂包括以下质量分数的原料制备得到：树脂单体35％，乙烯类单体5％，丙烯酸类单体13％，含双键有机硅单体3％，助溶剂1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性可控固化树脂堵漏剂，其特征在于，包括以下质量分数的原料制备得到：树脂单体30
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40％，乙烯类单体3
‑
8％，丙烯酸类单体10
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15％，含双键有机硅单体1
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5％，助溶剂5
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15％，引发剂1
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5％，表面活性剂1
‑
10％，交联剂1
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5％，余量为水，各组分含量总和为百分之百；所述树脂单体为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性脲醛树脂或水溶性聚酰亚胺树脂中的一种或两种以上的组合；所述乙烯类单体为苯乙烯或4甲基
‑
苯乙烯中的一种或两种的组合；所述丙烯酸类单体为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、2
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丙基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或两种以上的组合；所述含双键有机硅单体为乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或甲基乙烯基二甲氧基硅烷中的一种或两种以上的组合；所述交联剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、N
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羟甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化二异丙苯或2,5
‑
二甲基
‑
2,5二叔丁基过氧化己烷中的一种或两种以上的组合。2.根据权利要求1所述水溶性可控固化树脂堵漏剂，其特征在于，所述水溶性可控固化树脂堵漏剂包括以下质量分数的原料制备得到：树脂单体35％，乙烯类单体5％，丙烯酸类单体13％，含双键有机硅单体3％，助溶剂12％，引发剂2％，表面活性剂5％，交联剂3％，余量为水，各组分含量总和为百分之百。3.根据权利要求1所述水溶性可控固化树脂堵漏剂，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、所述树脂单体为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性脲醛树脂的组合；水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性脲醛树脂的质量比为5
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7:4
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2:1，优选为6:3:1；ii、所述乙烯类单体为苯乙烯、4甲基
‑
苯乙烯的组合；苯乙烯、4甲基
‑
苯乙烯的质量比为3
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5:1，优选为4:1；iii、所述丙烯酸类单体为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯的组合；丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯的质量比为5
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6:4
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3:1，优选为6:3:1；iv、所述含双键有机硅单体为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷的组合；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷的质量比为6
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7:3
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2:1，优选为7:2:1；v、所述交联剂为N
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羟甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、六亚甲基二异氰酸酯的组合；N
‑
羟甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、六亚甲基二异氰酸酯的质量比为4
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6:4
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2:1，优选为5:3:1。4.根据权利要求1所述水溶性可控固化树脂堵漏剂，其特征在于，所述助溶剂为乙醇、聚乙烯醇、丙二醇甲醚、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种以上的组合；优选的，所述助溶剂为乙二醇甲醚、丙二醇甲醚的组合；乙二醇甲醚、丙二醇甲醚的质量比为2
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3:1，优选为3:1。5.根据权利要求1所述水溶性可控固化树脂堵漏剂，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二异丙苯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化二叔丁基或过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或两种以上的组合；优选的，所述引发剂为过氧化苯甲
酰、过氧化苯甲酸叔丁酯的组合；过氧化苯甲酰、过氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景斌，白英睿，孙金声，吕开河，黎剑，王金堂，刘敬平，黄贤斌，李美春，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：