[发明专利]浅井高分子聚合冻胶堵漏剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种浅井高分子聚合冻胶堵漏剂，本发明还涉及一种浅井高分子聚合冻胶堵漏剂的制备方法，属于石油钻井技术领域。

背景技术

井漏是钻井过程中经常遇到的技术难题，会造成钻井液的大量流失，导致钻井成本的上升，同时会导致井底压力发生变化，诱发井壁失稳、井塌、井涌、井喷等复杂事故的发生，严重制约着钻井速度的提高。

目前在石油钻井钻遇地层漏失段时，由于缺乏新型的堵漏技术，一般采用常规堵漏剂堵漏。国内处理浅井漏普遍采用的是桥接堵漏，桥接堵漏具有经济，使用方便，施工安全的优点，可以解决由孔隙和裂缝造成的部分漏失和失返漏失。国内使用的桥接堵漏材料大致分为三类：硬质果壳类、纤维状材料和薄片状材料。在堵漏过程中，任何一类材料单独使用，其作用都是有限的，只有将上述三类材料以合理的比例和级配复合使用，才能收到应有的效果，但是随着钻进的不断深入，漏失地层的温度也在不断升高，浸泡在泥浆中的硬质果壳类材料和植物纤维类材料如核桃壳、榛子壳、棉籽壳和锯末等，在井内高温、高压和强碱腐蚀的条件下，随着时间的推移，这些材料将慢慢变软、腐蚀，甚至某些材料会被烧焦，致使桥接强度急剧下降，很容易造成堵漏失败或二次漏失，无法从根本上解决堵漏的难题。

井深为2000～3000m称为浅井，井下温度通常在80℃～100℃。常规堵漏方法虽然为石油钻井的堵漏工程发挥了作用，但同时存在着缺点或不足，耐温能力低、有效期短、堵漏效率差、堵漏材料耗费量大、堵漏时间长、堵漏安全系数差，易出现井下复杂情况，这些缺点直接影响钻探开发进程，因此传统的堵漏材料已经远远不能够满足日益发展的复杂井的堵漏需求，因此研究一种浅井堵漏剂是十分必要的。

发明内容

本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种浅井高分子聚合冻胶堵漏剂，堵漏可靠，且耐温耐压。

为解决以上技术问题，本发明的一种浅井高分子聚合冻胶堵漏剂，该堵漏剂的原料组分及重量含量如下，精制棉钠盐溶液：120份、丙烯酰胺：（75～85）份、过硫酸铵：（13～17）份、硫酸铈：（2～5）份、β-D-甘露糖醛酸：4份、磷酸二氢铵：（1～1.5）份、复合硅酸盐水泥浆：100份、滑石粉：（80～90）份和混杂型微纤维：20份；所述复合硅酸盐水泥浆的水灰比为0.44。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：①精制棉钠盐提供交联反应的纤维素；丙烯酰胺起到架桥吸附作用，使纤维素发生絮凝，相互交联；过硫酸铵引发交联反应，同时使纤维脱浆；硫酸铈引发高分子物发生聚合、接枝反应；滑石粉和混杂型微纤维起到架桥粒子的作用，提供最后形成“封堵墙”的强度保证。②该堵漏剂采用合成纤维与天然纤维交联形成了相互缠绕的网状高分子聚合物，能够耐温100℃以上，抗压能力达到5MPa，完全能够满足2000～3000m浅井的堵漏要求。③本发明中混杂型微纤维的添加比例使得堵漏剂具有最高的强度，如果继续提高混杂型微纤维的重量比，反而会干扰凝胶化学物质的化学交联作用，反而会降低其堵漏的承压能力。

作为本发明的优选方案，所述精制棉钠盐的制备方法如下：①准备棉纤维聚合度为12000～14000的精制棉和重量百分浓度为17.5～18%的氢氧化钠溶液，精制棉与氢氧化钠溶液的重量比为5:2；②将精制棉投入氢氧化钠溶液中，在60℃下搅拌并反应1.5小时以上，直至呈现均匀的白色悬浮乳液，得到精制棉钠盐初溶液；③对精制棉钠盐初溶液进行超声微振动30分钟，得到精制棉钠盐溶液，超声频率为20kHz～30kHz，超声作用强度为2.0 W/cm²～3.0W/cm²。精制棉与氢氧化钠反应生成精制棉钠盐，使得精制棉内部的得到充分湿润膨胀，提高了精制棉的反应活性，有利于进一步的交联反应。超声处理可以提高精制棉钠盐的分子链接支程度，为后续与交联剂提供更多的接支端。反应机理为：

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作为本发明的优选方案，所述混杂型微纤维由碳酸钙晶须和有机微纤维进行均匀混杂而成，所述碳酸钙晶须和有机微纤维的混合比为0.8:1。碳酸钙晶须和有机微纤维均匀分散在高分子聚合冻胶中，与高分子聚合冻胶中的高分子聚合物交联形成相互缠绕的网状高分子聚合物。碳酸钙晶须为形成“封堵墙”提供物理性的支撑作用，使其强度大幅提升；有机微纤维与碳酸钙晶须相互缠绕，为形成的“封堵墙”提供物理性的支撑作用，使其强度大幅提升；同时，增加了“封堵墙”在受地层压力作用下发生变形时的强度。