一种温压响应型随钻封堵材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于石油钻井随钻封堵材料领域，具体涉及一种温压响应型随钻封堵材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、井漏及井壁失稳普遍存在，随钻封堵材料是解决复杂微裂缝地层漏失及井壁失稳的主要钻井液添加剂，钻井液用封堵剂大多数由乳化沥青、氧化沥青、橡胶粉、沥青树脂或石墨小球等组成，这些材料大多数没有化学活性，具有一定物理封堵作用；且只针对某种大小的孔隙有效，当存在非均质孔隙和裂缝时，其作用有限。

技术实现思路

1、为了解决随钻堵漏材料在微裂缝地层中封堵层不致密、易被钻井液冲刷破坏的问题，本发明的目的在于提供一种温压响应型随钻封堵材料及其制备方法与应用，该封堵材料具有优异的封堵性能，且二次封堵滤失量低，适用于复杂微裂缝地层。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种温压响应型随钻封堵材料，按重量份数计算，其原料组成包括：微米惰性颗粒60-80份、可修复树脂8-20份、润滑剂2-5份；其中，所述可修复树脂由树脂单体经多官能团环状酸酐固化剂固化所得，所述多官能团环状酸酐固化剂由多羟基胺和环状酸酐反应制得；所述多官能团环状酸酐固化剂的制备方法包括以下步骤：在无氧条件下，向多羟基胺加入环状酸酐，升温至80-150℃反应0.5-10h，得到所述多官能团环状酸酐固化剂；所述可修复树脂的制备方法包括以下步骤：将树脂单体与多官能团环状酸酐固化剂升温至100-150℃混合，于100-120℃固化1-3h，于140-160℃固化1-3h，于180-220℃固化2-5h，得到所述可修复树脂。

3、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述微米惰性颗粒包括石英砂和/或碳酸钙。

4、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述微米惰性颗粒的粒径为10-200μm。

5、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述树脂单体包括氢化双酚a型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或两种以上的组合。

6、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述多羟基胺包括双羟乙基胺、三乙醇胺、n,n,n’,n’-四(2-羟基丙基)乙二胺中的一种或两种以上的组合。

7、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述环状酸酐包括马来酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、甲基四氢苯酐中的一种或两种以上的组合。

8、根据本发明的具体实施方案，优选地，在所述多官能团环状酸酐固化剂的制备方法中，所述多羟基胺与环状酸酐的摩尔比为2：(2-15)，更优选为2：(3-12)。

9、根据本发明的具体实施方案，上述多官能团环状酸酐固化剂的制备方法包括以下具体步骤：将多羟基胺加入三口烧瓶，在隔绝氧气的条件下(例如通入氮气)，搅拌加入环状酸酐，升温至120℃，搅拌6h得到反应物，再经洗涤、干燥可得目标产物；干燥条件优选为在50℃下真空干燥30-60h。

10、根据本发明的具体实施方案，优选地，在所述可修复树脂的制备方法中，所述树脂单体与多官能团环状酸酐固化剂的质量比为50-100:20-50。

11、根据本发明的具体实施方案，上述可修复树脂的制备方法包括以下具体步骤：(a)将树脂单体、多官能团环状酸酐固化剂依次加入三口烧瓶，升温至100℃，搅拌均匀；(b)将步骤(a)中产物倒入模具中，放置在120℃固化2h，160℃固化2h，200℃固化4h，得到产物，并粉碎过筛至50μm-1000μm。

12、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、滑石粉中的一种或两种以上的组合。

13、本发明还提供了上述温压响应型随钻封堵材料的制备方法，其包括以下步骤：

14、(1)将所述可修复树脂加热至180-220℃熔融，加入所述微米惰性颗粒混合；

15、(2)降温至70-90℃，加入所述润滑剂，混合；

16、(3)冷却，得到所述温压响应型随钻封堵材料。

17、根据本发明的具体实施方案，优选地，步骤(3)中，冷却后进一步粉碎至10-200μm。

18、根据本发明的具体实施方案，上述温压响应型随钻封堵材料的制备方法包括以下具体步骤：

19、(1)利用可加热的混拌机将可修复树脂加热至200℃，搅拌2min-5min，至树脂完全呈现液体熔融状态；

20、(2)保持加热的条件，将微米惰性颗粒与步骤(1)中的熔融耐高温树脂混合，搅拌3-5min；

21、(3)降低温度至70-90℃，加入润滑剂继续搅拌1-2min；

22、(4)将步骤(3)所得材料冷却粉碎过筛网，得到粒径为10μm至200μm的温压响应型随钻封堵材料。

23、本发明还提供了上述温压响应型随钻封堵材料在钻井液中的应用。

24、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述温压响应型随钻封堵材料在120-180℃下发挥封堵作用。

25、本发明的温压响应型随钻封堵材料为微米惰性颗粒表面包覆一层可自修复树脂。当温压响应型随钻封堵材料进入地层孔缝堆积后，可自修复树脂涂层可对地层温度和挤压作用响应，发生熔融粘连形成一个整体，内相为微米惰性颗粒、外相为可修复树脂，提高封堵层稳定性，提升微裂缝封堵效果。本发明的温压响应型随钻封堵材料适用于120℃至180℃地层温度，高温高压ppa沙盘滤失量＜6ml，封堵后ppa沙盘二次滤失量＜10ml，优于常规惰性颗粒封堵材料，适用于多尺度孔缝地层。

技术特征：

1.一种温压响应型随钻封堵材料，按重量份数计算，其原料组成包括：

2.根据权利要求1所述的温压响应型随钻封堵材料，其中，所述微米惰性颗粒包括石英砂和/或碳酸钙。

3.根据权利要求1所述的温压响应型随钻封堵材料，其中，所述微米惰性颗粒的粒径为10-200μm。

4.根据权利要求1所述的温压响应型随钻封堵材料，其中，所述树脂单体包括氢化双酚a型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的温压响应型随钻封堵材料，其中，所述多羟基胺包括双羟乙基胺、三乙醇胺、n,n,n’,n’-四(2-羟基丙基)乙二胺中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的温压响应型随钻封堵材料，其中，所述环状酸酐包括马来酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、甲基四氢苯酐中的一种或两种以上的组合。

7.根据权利要求1所述的温压响应型随钻封堵材料，其中，在所述多官能团环状酸酐固化剂的制备方法中，所述多羟基胺与环状酸酐的摩尔比为2：(2-15)，优选为2：(3-12)。

8.根据权利要求1所述的温压响应型随钻封堵材料，其中，在所述可修复树脂的制备方法中，所述树脂单体与多官能团环状酸酐固化剂的质量比为50-100:20-50。

9.根据权利要求1所述的温压响应型随钻封堵材料，其中，所述润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、滑石粉中的一种或两种以上的组合。

10.权利要求1-9任一项所述的温压响应型随钻封堵材料的制备方法，其包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，步骤(3)中，冷却后进一步粉碎至10-200μm。

12.权利要求1-9任一项所述的温压响应型随钻封堵材料在钻井液中的应用。

13.根据权利要求12所述的应用，其中，所述温压响应型随钻封堵材料在120-180℃下发挥封堵作用。

技术总结本发明提供了一种温压响应型随钻封堵材料及其制备方法与应用。该温压响应型随钻封堵材料，按重量份数计算，其原料组成包括：微米惰性颗粒60‑80份、可修复树脂8‑20份、润滑剂2‑5份；其中，所述可修复树脂由树脂单体经多官能团环状酸酐固化剂固化所得，所述多官能团环状酸酐固化剂由多羟基胺和环状酸酐反应制得。该封堵材料具有优异的封堵性能，且二次封堵滤失量低，适用于复杂微裂缝地层。技术研发人员：刘凡,孙金声,程荣超,张天怡,任晗,刘人铜受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5