一种异质凝胶堵漏剂的制备方法及堵漏剂和离子增强堵漏剂技术

本发明专利技术公开了一种异质凝胶堵漏剂的制备方法及堵漏剂和离子增强堵漏剂，属于钻井液堵漏技术领域，通过ε

【技术实现步骤摘要】
一种异质凝胶堵漏剂的制备方法及堵漏剂和离子增强堵漏剂


[0001]本专利技术属于钻井液堵漏
，具体涉及一种异质凝胶堵漏剂的制备方法及堵漏剂和离子增强堵漏剂。

技术介绍

[0002]裂缝性漏失是钻井过程中较为常见和复杂的一种漏失形式，占井漏堵漏总花费的90％以上。堵漏材料按照不同的机理和功能主要分为桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、暂堵材料、化学堵漏材料、无机胶凝堵漏材料、软硬塞堵漏材料、高温堵漏材料、复合堵漏材料。
[0003]桥接堵漏法施工方便、成本低廉，是现场处理裂缝性漏失常用的方法。该方法需要掌握漏失通道尺寸，同时要求对桥接堵漏材料合理匹配。但地层裂缝特征参数(开度、深度等)具有不确定和多尺度特性，堵漏材料粒径级配不合理时容易产生封门或随堵漏浆流向地层深处，从而导致堵漏作业失败。传统的桥接堵漏材料(植物颗粒、矿物颗粒、云母片、纤维材料等)对裂缝开度敏感性较强，不能自适应对裂缝进行有效封堵；吸水膨胀树脂堵漏材料降低了对漏失通道尺度的依赖性，但抗温能力弱，影响钻井液流变性，且膨胀后(黏弹性体)强度低，封堵层承压能力不足；化学凝胶堵漏剂具有良好的自适应效果，但现场施工工艺复杂，产品抗温性及承压能力有待提高；当处理较大裂缝开度的恶性漏失时，常规大尺寸、高密度堵漏材料悬浮稳定性差，容易在泥浆罐和长裸眼井筒中沉降，且存在堵塞钻井工具的风险。
[0004]随着石油钻井不断向信息化、智能化、自动化阶段发展，未来智能型新材料将不断应用于钻井方面。形状记忆材料是智能材料中的一类。该类材料具有初始形状，在一定的条件下经形变固定后，通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激，又可回复其初始形状。例如暴丹报道一种热致形状记忆“智能”型堵漏剂，在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度，封堵效率高，实现温敏、自适应、高效封堵作用。但是基于形状记忆聚合物的堵漏材料虽然强度高，但是形变量小，对于大尺度的封堵效果较差，而且密度比水重，悬浮稳定性较差。
[0005]因此，开发一种对裂缝形状自适应凝胶堵漏剂有助于提高智能堵漏剂的封堵范围，有望成为新一代的智能堵漏材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种异质凝胶堵漏剂的制备方法，利用ε
‑
己内酯开环聚合，制备含半结晶疏水侧链单体，该含半结晶疏水侧链单体同其他单体光引发聚合，制得异质凝胶堵漏剂，网络中的半结晶区域在高温下会熔融，低温又可以重新结晶，具有良好的热可逆性。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种异质凝胶堵漏剂，该堵漏剂具有良好的热可逆性。
[0008]本专利技术第三目的在于提供一种异质凝胶
‑
离子增强堵漏剂，异质凝胶长时间浸泡
在金属溶液中，在渗透压驱动下金属离子溶液会向异质凝胶网络中扩散，扩散进凝胶网络内的金属离子能和亲水网络中的COO
‑
基团形成金属配位键，从而在异质凝胶网络中形成第二个交联，所得的异质凝胶
‑
离子增强堵漏剂力学强度也进一步提升。
[0009]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种异质凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]以ε
‑
己内酯为原料在引发剂和催化剂的作用下开环聚合制得中间体；
[0012]在所述中间体中加入缚酸剂，溶解完全后滴加丙烯酰氯类单体，反应后，得到含半结晶疏水侧链单体；
[0013]将所述含半结晶疏水侧链单体与亲水单体、不饱和羧酸单体和增韧单体加热搅拌均匀后，光引发聚合，得到异质凝胶堵漏剂；
[0014]所述含半结晶疏水侧链单体与总单体的摩尔比为0.5
‑
2.5:100；所述增韧单体与总单体的摩尔比为15
‑
35：100。
[0015]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述引发剂为醇类化合物、羧酸类化合物或水进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述醇类化合物包括乙醇、乙二醇、甲醇、丁醇、丙三醇、十六醇和苯甲醇的一种或多种；
[0016]所述羧酸类化合物包括草酸、乙醇酸、苹果酸和柠檬酸的一种或多种；
[0017]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述催化剂包括碱金属催化剂、稀土催化剂、酶催化剂或阳离子型催化剂。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述不饱和羧酸单体包括丙烯酸或甲基丙烯酸；
[0018]亲水单体为N
‑
N
‑
二甲基丙烯酰胺、N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
乙基丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基甲基丙烯酰胺、N,N
‑
二乙基甲基丙烯酰胺或N,N
′‑
(1,2
‑
二羟乙烯)二丙烯酰胺。
[0019]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述增韧单体包括2
‑
丙烯酸
‑2‑
甲氧基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸
‑2‑
羟乙基酯。
[0020]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述在制备所述中间体的步骤中，开环聚合的温度为110
‑
120℃，时间为12
‑
18h。
[0021]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述再制备所述异质凝胶堵漏剂的步骤中，加热温度为65
‑
75℃；光引发聚合为在紫外光照下聚合1
‑
2h。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种异质凝胶堵漏剂，主要由上述制备方法制得的
[0023]第三方面，本专利技术提供一种异质凝胶
‑
离子增强堵漏剂，将上述制备方法制得的堵漏剂浸泡在金属离子溶液中得到；金属离子溶液和不饱和羧酸单体的摩尔质量比为3：(1
‑
3)。
[0024]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述金属离子溶液选自铁离子溶液，锌离子溶液、铜离子溶液、稀土离子溶液。
[0025]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下技术效果：
[0026]本专利技术的异质凝胶堵漏剂的制备方法，利用ε
‑
己内酯开环聚合，制备含半结晶疏水侧链单体，该含半结晶疏水侧链单体同其他单体光引发聚合，制得异质凝胶堵漏剂，网络中的半结晶区域在高温下会熔融，低温又可以重新结晶，具有良好的热可逆性，这种可逆性从而赋予了堵漏材料形状自适应性，通过高温下改变形状，低温冷却固定形状，之后在地层中受到激发，向原来的形状回复过程中逐渐膨胀，自适应的封堵地层。
[0027]本专利技术的异质凝胶堵漏剂，该堵漏剂具有良好的热可逆性。
[0028]本专利技术异质凝胶
‑
离子增强堵漏剂，异质凝胶长时间浸泡在金属溶液中，在渗透压驱动下金属离子溶液会向异质凝胶网络中扩散，扩散进凝胶网络内的金属离子能和亲水网络中的COO
‑
基团形成金属配位键，从而在异质凝胶网络中形成第二个交联，所得的异质凝胶
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以ε
‑
己内酯为原料在引发剂和催化剂的作用下开环聚合制得中间体；在所述中间体中加入缚酸剂，溶解完全后滴加丙烯酰氯类单体，反应后，得到含半结晶疏水侧链单体；将所述含半结晶疏水侧链单体与亲水单体、不饱和羧酸单体和增韧单体加热搅拌均匀后，光引发聚合，得到异质凝胶堵漏剂；所述含半结晶疏水侧链单体与总单体的摩尔比为0.5
‑
2.5:100；所述增韧单体与总单体的摩尔比为15
‑
35：100。2.根据权利要求1所述的一种异质凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为醇类化合物、羧酸类化合物或水。3.根据权利要求2所述的一种异质凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述醇类化合物包括乙醇、乙二醇、甲醇、丁醇、丙三醇、十六醇和苯甲醇的一种或多种；所述羧酸类化合物包括草酸、乙醇酸、苹果酸和柠檬酸的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种异质凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括碱金属催化剂、稀土催化剂、酶催化剂或阳离子型催化剂。5.根据权利要求1所述的一种异质凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和羧酸单体包括丙烯酸或甲基丙烯酸；所述亲水单体为N
‑
N
‑
二甲基丙烯酰胺、N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
乙基丙烯酰胺、N,...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娅，任亚琦，鲁惠，罗艳洁，罗博瀚，罗美香，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：发明
国别省市：