一种凝胶堵漏剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及钻井液堵漏，具体涉及一种凝胶堵漏剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着石油勘探工作的开展，钻井过程中遇到的复杂情况不断增多。在大位移井，水平井的作业过程中，复杂地层的钻井液安全密度窗口狭窄，井漏问题日益突出，容易造成钻井液从井眼内通过漏失通道进入到地层，不仅会使钻井周期延长、钻井成本增加、影响地质录井，严重的会造成井喷、卡钻、井塌、井眼报废等一系列恶劣事故。

2、聚合物凝胶是常用的堵漏材料，利用聚合物凝胶相互交联形成三维笼状结构的黏弹体，与其他类型材料相比，聚合物凝胶材料具有良好的弹性和变形特征，能够不受漏失通道的限制，通过挤压变形进入裂缝和孔洞空间，滞留在漏层位置，通过在漏层位置发生固化反应或者体膨胀作用形成封堵层，可以适应不同尺度漏失通道的堵漏。

3、然而，现今钻井过程中所遇井漏事故通常较为复杂，井底环境难以预测，钻井液漏失层位置难以确定，常规聚合物凝胶堵漏材料的交联成胶时间难以控制，堵漏材料无法精确进入到漏层位置，无法适应不断变化的井下环境，种种不确定因素容易造成堵漏材料的大量浪费，堵漏效率较低，大量凝胶材料的使用也容易造成卡钻，钻孔堵塞等事故。基于上述技术问题，现有技术中提了一些解决方案，如参考文献1和2中所记载。

4、参考文献1：公开号为cn 111961452 b的中国专利文献

5、参考文献1记载了及一种耐高温高强度触变型凝胶堵漏剂，该凝胶溶液在剪切流动过程中表观黏度较低，容易泵入井筒并进入地层漏失通道；停止泵入后凝胶溶液黏度迅速增大，且具有很强粘附力，易在漏失通道内驻留，形成高强度封隔层，隔断井筒和地层，防止钻井液继续漏失。凝胶堵漏剂具有耐高温、高强度和触变性的优点，可用以解决高温深层裂缝性漏失地层的井漏难题。

6、参考文献2：公开号为cn 114292633 b的中国专利文献

7、参考文献2记载了一种钻井用可延迟交联凝胶堵漏剂，该堵漏剂具有可控的延迟交联性能，可根据需要调节凝胶形成时间，凝胶后发生膨胀，可准确到达漏失地层进行高效封堵，同时它具有良好的抗温抗盐性能，适用于裂缝性漏失的封堵。

8、参考文献1和2中均记载了具有延迟性能的堵漏剂，参考文献1属于剪切响应型堵漏剂，参考文献2属于触变自愈合型聚合物凝胶堵漏材料。然而，能够实现堵漏剂延迟交联的技术方法并不局限于上述两种，基于此，申请人提出一种不同于现有技术的堵漏剂，其也可实现延迟交联的技术效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种技术思路与现有技术不同的凝胶堵漏剂，该堵漏剂具有延迟交联的效果，能够解决高温深层裂缝性漏失地层的井漏难题，同时提供了该堵漏剂的制备方法以及在油井堵漏中的应用。

2、本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种凝胶堵漏剂，按重量百分比计，包括1-5%的部分水解聚丙烯酰胺、0.5-5%的壳聚糖、0.1-0.5%的磷酸氢二铵、0.1-5%的交联剂、0.1-0.5%的分散剂、2-5%的增韧剂以及余量的水。

3、作为本发明一种凝胶堵漏剂的进一步优化：凝胶堵漏剂按重量百分比计，包括2%的部分水解聚丙烯酰胺、1%的壳聚糖、0.5%的磷酸氢二铵、2%的交联剂、0.5%的分散剂、2%的增韧剂以及92%的水。

4、作为本发明一种凝胶堵漏剂的进一步优化：所述部分水解聚丙烯酰胺的分子量为2000～3000万，部分水解聚丙烯酰胺的水解度为25～35%。

5、作为本发明一种凝胶堵漏剂的进一步优化：所述交联剂为有机金属交联剂。

6、作为本发明一种凝胶堵漏剂的进一步优化：所述交联剂为乙酸铬、乳酸铬、丙酸铬和丙二酸铬中的一种或任意混合物。

7、作为本发明一种凝胶堵漏剂的进一步优化：所述分散剂为有机分散剂和无机分散剂质量比为1-10:1的混合分散剂。

8、作为本发明一种凝胶堵漏剂的进一步优化：所述有机分散剂为聚乙烯醇或羟丙基甲基纤维素，所述无机分散剂为碳酸钙或纳米二氧化硅。

9、作为本发明一种凝胶堵漏剂的进一步优化：所述增韧剂为纳米二氧化硅与聚丙烯纤维质量比为1-3:1的混合物。

10、一种凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：

11、1)、将增韧剂分散于水中，得到增韧分散液；

12、2)、部分水解聚丙烯酰胺、磷酸氢二铵、壳聚糖和分散剂分散到增韧分散液中，得到聚合物分散液；

13、3)、将交联剂加入到所述聚合物分散液中，混合均匀，制得凝胶堵漏剂。

14、一种如上述凝胶堵漏剂或上述制备方法制备的凝胶堵漏剂在油井堵漏中的应用。

15、本发明具有以下有益效果：本发明的堵漏剂中添加有纳米壳聚糖，纳米壳聚糖的表面携带有正电荷，而聚丙烯酰胺经部分水解后产生携带负电荷的羧基基团，纳米壳聚糖能够吸附在聚合物主链上，起到将主链基团“隐蔽”的作用，从而能够延长成胶时间，当堵漏液到达高温深层裂缝时，随着环境温度的升高，磷酸氢二铵发生分解，一方面，分解产生的偏磷酸根使得壳聚糖纳米粒子的电位发生变化并趋于中性，聚合物主链逐渐裸露并在交联剂的作用下成胶。另一方面，分解产生的氨气能使凝胶体积进一步膨胀，以填充裂缝空间并实现完全堵塞。

技术特征：

1.一种凝胶堵漏剂，其特征在于：按重量百分比计，包括1-5%的部分水解聚丙烯酰胺、0.5-5%的壳聚糖、0.1-0.5%的磷酸氢二铵、0.1-5%的交联剂、0.1-0.5%的分散剂、2-5%的增韧剂以及余量的水。

2.如权利要求1所述凝胶堵漏剂，其特征在于：按重量百分比计，包括2%的部分水解聚丙烯酰胺、1%的壳聚糖、0.5%的磷酸氢二铵、2%的交联剂、0.5%的分散剂、2%的增韧剂以及92%的水。

3.如权利要求1或2所述凝胶堵漏剂，其特征在于：所述部分水解聚丙烯酰胺的分子量为2000-3000万，部分水解聚丙烯酰胺的水解度为25-35%。

4.如权利要求1或2所述凝胶堵漏剂，其特征在于：所述交联剂为有机金属交联剂。

5.如权利要求4所述凝胶堵漏剂，其特征在于：所述交联剂为乙酸铬、乳酸铬、丙酸铬和丙二酸铬中的一种或任意混合物。

6.如权利要求1或2所述凝胶堵漏剂，其特征在于：所述分散剂为有机分散剂和无机分散剂质量比为1-10:1的混合分散剂。

7.如权利要求6所述凝胶堵漏剂，其特征在于：所述有机分散剂为聚乙烯醇或羟丙基甲基纤维素，所述无机分散剂为碳酸钙或纳米二氧化硅。

8.如权利要求1所述凝胶堵漏剂，其特征在于：所述增韧剂为纳米二氧化硅与聚丙烯纤维质量比为1-3:1的混合物。

9.一种如权利要求1所述凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.权利要求1-8中任一权利要求所述凝胶堵漏剂或权利要求9所述制备方法制备的凝胶堵漏剂在油井堵漏中的应用。

技术总结
本发明公开了一种凝胶堵漏剂及其制备方法和应用。凝胶堵漏剂按重量百分比计，包括1‑5%的部分水解聚丙烯酰胺、0.5‑5%的壳聚糖、0.1‑0.5%的磷酸氢二铵、0.1‑5%的交联剂、0.1‑0.5%的分散剂、2‑5%的增韧剂以及余量的水。本发明的堵漏剂中添加有纳米壳聚糖，纳米壳聚糖的表面携带有正电荷进而够吸附在聚合物主链上，起到将主链基团“隐蔽”的作用，从而能够延长成胶时间，当堵漏液到达高温深层裂缝时，随着环境温度的升高，磷酸氢二铵发生分解，一方面，分解产生的偏磷酸根使得壳聚糖纳米粒子的电位发生变化并趋于中性，聚合物主链逐渐裸露并在交联剂的作用下成胶。另一方面，分解产生的氨气能使凝胶体积进一步膨胀，以填充裂缝空间并实现完全堵塞。

技术研发人员：陈刚,姜增东,宋月晴,李齐,王嘉娴
受保护的技术使用者：山东滨州昱诚化工科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11