适用于垂直裂缝型地层的含多分支聚合物的堵漏组合物的制作方法

本发明涉及钻井堵漏工艺，尤其是涉及适用于垂直裂缝型地层的含多分支聚合物的堵漏组合物。

背景技术：

1、随着油气钻井的深入发展，在遇到脆性岩石地带、断块交结层，碳酸盐岩、白云岩等潜山裂隙发育地层时，受诸多，如，岩石物性、钻井管柱拍打、钻井泵排量、地层岩石孔隙度、地层压力等因素的影响。由于钻井的施工会破坏地层原始压力体系和岩石应力平衡，进而引发较为严重的井漏、井垮、井塌等问题。尤为突出的是井漏问题。

2、目前，由于井漏发生的较为突然，测量井漏失量的大小、漏失速度等数据，是按照某井在一段时间内的漏失量进行衡量。现场衡量钻井液漏失量的大小以漏失速度(m3/h)为依据，根据《钻井液工艺学》的相关记载，小于10m3/h被划分为微漏，10-20m3/h被划分为小漏，20-50m3/h被划分为中漏。该方法可以定性地判定井漏的大小，通过漏失速度来评判漏失程度，符合现场施工情况，便于现场操作人员判断井漏程度的大小，为后续采用堵漏作业工艺、配制堵漏浆的浓度和堵漏浆的体积，提供参考依据。

3、目前，在裂缝型的漏失地层，较难封堵的为垂直裂缝型地层。现有的堵漏材料，仍然采用的刚性堵漏剂/材料为主要的堵漏材料。但是，由于刚性堵漏材料会受地层裂缝的几何尺寸、裂缝形状、裂缝宽度和裂缝朝向等因素的影响，对裂缝不同大小、不同裂缝宽度、裂缝朝向的匹配度不一；同时，刚性堵漏材料在脆性、任性、材质等方面存在较大差异，在被挤入地层中和被挤入后，有的刚性堵漏剂/材料被挤碎，有的仍留在裂缝的外部，阻挡了后续堵漏材料的进入。

4、而被挤碎的堵漏剂/材料，仅仅能封堵，比自身体积小的裂缝。当受到地层压力向外挤出，随着堵漏浆被返排到井筒中，难于达到堵漏功效。

5、因此，需要研究一种适用于垂直裂缝型地层漏失封堵的堵漏剂/材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点和不足，提供了适用于垂直裂缝型地层的含多分支聚合物的堵漏组合物。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

3、本发明提供了一种适用于垂直裂缝型地层的含多分支聚合物的堵漏组合物，包括组分a、组分b、组分c和组分d，其中，

4、所述组分a为多分支堵漏聚合物颗粒，所述多分支堵漏聚合物颗粒为由第一单体、第二单体、第三单体和第四单体共聚而成的重均分子量为2000～3000万的共聚物；

5、所述第一单体为二甲胺基丙基丙烯酰胺，所述第二单体为3,3-二甲基丙烯酸甲酯、3-乙氧基丙烯酸乙酯、叔-2-溴丙烯酸丁酯中至少一种，第三单体为2-噻吩丙烯钾、己酸钠、2-乙酰氨基丙烯酸、2-甲基-2-戊烯酸中至少一种，第四单体为含有双键的i型单体和/或ii型单体；其中，

6、i型单体的化学结构式为：

7、

8、其中，r1为ch3、c2h5、c3h7、ii型单体的化学结构式为：

9、

10、其中，r2为ch3、c2h5、c3h7、r3为ch3、c2h5、c3h7、n＝2～5；

11、所述多分支堵漏聚合物颗粒的粒径为20～50目；

12、所述组分b为白云石、鹅卵石、火山石其三者中至少一种；

13、其中，所述鹅卵石的粒径为10～20目；火山石的粒径为10～20目；

14、其中，白云石的形状为棱长为1～5cm的正四面体、边长为2～5cm立方体按份数比1:1形成的混合物。

15、所述组分c为椰壳纤维和/或聚乙烯醇纤维；

16、其中，所述椰壳纤维的单根纤维直径为20～55nm；所述聚乙烯醇纤维的单根纤维直径为10～55nm；

17、所述组分d为锯末、玉米棒碎屑、小麦秸秆碎屑、桃核壳和稻壳碎屑的混合物，或为锯末、玉米棒碎屑、小麦秸秆碎屑、蒲苇碎屑和稻壳碎屑的混合物；

18、其中，所述锯末由10～20重量份的粒径为20～50目的锯末、10～20重量份的粒径为50～90目的锯末、10～20重量份的粒径为90～120目的锯末混合而成；

19、以重量份计，所述堵漏组合物按照20～30份组分a、10～20份组分b、10～20份组分c和20～30份组分d混合配制而成，用于封堵漏速为20～50m3/h的漏失状况下的垂直裂缝型地层；

20、在可选的实施方式中，

21、所述锯末通过干燥的碱化柏树锯末和干燥的碱化柳树锯末混合而成的混合物；所述碱化柏树锯末与所述碱化柳树锯末的重量比为1:1。

22、在可选的实施方式中，

23、所述小麦秸秆碎屑为使用20～25wt.％碳酸钠或碳酸钾溶液浸泡72h～120h并晾晒3～6个月后得到的干燥的碱化小麦秸秆粉碎制得。

24、在可选的实施方式中，

25、所述蒲苇碎屑为使用5～10wt.％氢氧化钠或氢氧化钾溶液浸泡24h～48h并晾晒3～5个月后得到的干燥的碱化蒲苇粉碎制得。

26、在可选的实施方式中，

27、所述椰壳纤维的单根纤维长度设置为5～20mm。

28、在可选的实施方式中，

29、所述聚乙烯醇纤维的单根纤维长度设置为10～25mm。

30、在可选的实施方式中，

31、所述第一单体、所述第二单体、所述第三单体和所述第四单体的重量比为10～40:10～20:10～20:10～15。

32、在可选的实施方式中，

33、所述玉米棒碎屑的粒径为20～40目；

34、所述小麦秸秆碎屑的粒径为5～20目；

35、所述蒲苇碎屑的粒径为5～10目；

36、所述稻壳碎屑的粒径为20～40目；

37、所述的桃核壳的粒径为10～30目。

38、在可选的实施方式中，

39、干燥的所述碱化柏树锯末经过5～20wt.％氢氧化钠或氢氧化钾溶液浸泡36～48h并晾晒36～72h后得到。

40、在可选的实施方式中，

41、干燥的所述碱化柳树锯末经过15～20wt.％碳酸氢钠或碳酸氢钾溶液浸泡48～72h并晾晒48～72h后得到。

42、综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果在于：

43、在该适用于垂直裂缝型地层的含多分支聚合物的堵漏组合物的组分构成中，多分支聚合物颗粒为受热可变性的柔性材料。由于其本身的多分支结构，使得该聚合物在受热以后可以软化，填充进裂缝或堵漏材料组合物所形成的“栅栏状”缝隙或其他堵漏材料形成的“架桥结构”缝隙中或泵送、挤入过程中，压裂造成的新裂缝中。在地层中，当外界压力增加时，多分支聚合物颗粒软化并承受压力变形，可以有效地降低单位面积压强，有助于缓解泵送和岩石反作用而导致的堵漏材料挤碎或压碎。该多分支聚合物可以平衡部分地层中的压力，缓解堵漏材料组合物中的支撑材料的外围压力的作用。

44、此外，多分支聚合物的单体中，在地层中遇地层水或随着堵漏浆泵送到地层后水解，能够释放出酸，使得堵漏组合物呈现酸性。

45、在酸性环境下，堵漏组合物中的白云石成分会被酸蚀，从而释放出二氧化碳气体。二氧化碳气体被包裹在多分支聚合物形成的分子团、堵漏材料胶装混合物中，使得堵漏组合物的密度减轻。

46、加之，椰壳纤维、玉米棒碎屑、锯末、火山石、鹅卵石等材料，在垂直裂缝内的“托举作用”，使得堵漏组合物能够停留在垂直裂缝中，形成稳定的封堵层或封堵塞。

47、而如白云石、鹅卵石等这些高密度支撑材料则因为本身可压缩性能弱，有一定的抗压强度，能够在漏失地层裂缝中，被镶嵌、填充和滞留，支撑地层孔隙或裂缝；椰壳纤维、聚乙烯醇纤维形成互相交错的“栅栏状”结构。该结构也具有一定的“往复功能”，可以阻挡其他堵漏材料向井筒方向流动，有利于提高堵漏承压能力；也可以抵挡后续堵漏材料过快地被挤入到裂缝中，使得裂缝中局部压力升高，而导致裂缝压裂，造成新裂缝和新的漏失通道。

48、小麦秸秆碎屑、蒲苇碎屑、稻壳碎屑、玉米棒碎屑和锯末可以起到填充地层裂缝或其他堵漏材料之间的孔隙或裂缝的作用；也可以与其他堵漏材料配合填充“栅栏状”结构或组合物中所形成的“架桥结构”间的缝隙。

49、此外，小麦秸秆碎屑、蒲苇碎屑、稻壳碎屑、玉米棒碎屑和锯末，由于其自身的结构和生物属性，使得小麦秸秆碎屑、蒲苇碎屑、稻壳碎屑、玉米棒碎屑和锯末在堵漏材料组合物中既能起到支撑作用，也能起到填缝的作用，还可以吸收和抵挡一部分挤入或地层反作用压力的作用。

50、综上，该堵漏材料组合物通过利用组分a、组分b、组分c和组分d之间相互架桥，形成的堵塞段，实现有效地抵御内外压力作用，能够承受一定的压力，进而实现了对漏失地层的有效封堵的目的。

51、与现有技术相比，该堵漏材料组合物采用具有不同功效的、不同粒径范围的组分a、组分b、组分c和组分d，按照一定的比例配置而成，其随钻井液或清水在被泵入漏失层后，多分支聚合物颗粒自己软化变形，并随其他堵漏材料一起支撑、填充漏失地层的孔隙或裂缝，实现垂直裂缝型漏失地层的有效封堵的目的，最终形成稳固的封堵层段。