超深裂缝性储层兼顾封堵与撑缝的物化耦合暂堵材料及其制备方法

本发明属于石油与天然气工程中的工作液漏失控制与储层保护，尤其涉及暂堵剂和支撑剂，具体为超深裂缝性储层兼顾封堵与撑缝的物化耦合暂堵材料及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，全球新增油气储量60%来自深层储层，中石油、中石化规划部署了数百口8000～10000m的超深特深井，且正在实施万米深层勘探计划，开启了超深特深层油气开发的序幕。深层、超深层多尺度裂缝发育，工程环境苛刻，导致井漏频发，井漏损失时间占钻井复杂事故总损失时间的70%以上，储层段井漏更会严重损害储层，妨碍及时发现油气，大幅降低油气井产量。井漏尤其是裂缝性储层井漏已成为制约超深层油气资源安全高效开发的重大难题。

2、井漏是钻井、完井等作业阶段井筒工作液大量漏失进入地层的现象。对于裂缝性储层井漏控制，需兼顾堵漏时高效封堵裂缝和投产前有效解堵，桥接堵漏是解决裂缝性储层井漏问题的最常用手段。桥接堵漏是指将圆球状、片状、纤维状等离散类材料按照一定质量、粒度配比形成堵漏体系，通过在裂缝中架桥、充填和堆积，形成致密承压封堵层的堵漏方式，具有材料来源广泛、成本低廉、施工方便等特点，普遍应用于裂缝性储层井漏控制，在塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等油气储层应用占比超过 90%。

3、当前基于架桥、充填和堆积作用的桥接裂缝封堵机理，面对超深层苛刻环境（高温、高压、高地应力）、窄安全密度窗口与中大尺度裂缝漏失通道，仍存在裂缝封堵承压能力不足和解堵效果差的瓶颈问题，导致堵漏效果难以复制，一次堵漏成功率低，井漏控制与储层保护难以兼顾。例如：川渝地区裂缝漏失段封堵承压要求可达 15mpa，一次堵漏成功率低于 30%；塔里木库车山前裂缝性漏失段封堵承压要求可达 12mpa，一次堵漏成功率低于40%。一次堵漏成功率低会进一步增加堵漏作业次数和周期，导致堵漏材料深度侵入储层，解堵作业难以完全解除，诱发严重储层损害。

4、目前裂缝性储层普遍使用的桥接堵漏材料，主要依靠物理接触力，裂缝封堵结构离散且难以调控，后期填充材料解除后架桥材料易被冲出裂缝，无法同时满足超深裂缝性储层井漏承压封堵与解堵保护储层严苛要求。因此亟须一种结合物理接触力和化学黏结力的暂堵材料，该材料可实现在钻井阶段强化封堵层承压能力达到高承压致密封堵的效果，在完井阶段部分组分降解，剩余组分长久稳定支撑裂缝。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种超深裂缝性储层兼顾封堵与撑缝的物化耦合暂堵材料与制备方法。

2、为实现上述目标，本发明的技术方案如下：

3、一种超深裂缝性储层兼顾封堵与撑缝的物化耦合暂堵材料，其包括温敏黏结型架桥材料和填充材料，其中，架桥材料为双壳结构，其包括以抗压材料形成的核，以耐腐蚀的热固性树脂和固化剂形成的内壳，以及具备防黏连性能且在目标地层条件下破碎的外壳，所述目标地层的温度位于热固性树脂和固化剂的初始固化温度、完全固化温度之间，使得其达到目标地层后能够继续固化黏连为一体；填充材料是酸溶性材料，从而能够在注酸溶解后形成导流通道。

4、本发明中，架桥材料和填充材料的配比和尺寸跟裂缝尺寸等相关，可以按照常规堵漏剂配方的要求设计，比如，低于3mm的裂缝，架桥材料可以选择6～8目的颗粒材料，填充材料可以选择18～24目的颗粒材料。架桥材料的核能够抵抗储层的高压，为架桥材料提供足够的强度；架桥材料的外壳具备防黏连性能，因而在储存、运输过程中能够将各个架桥材料完全分隔开来，避免其团聚结块，同时，架桥材料进入储层裂缝形成封堵层后，架桥颗粒间的强接触力会挤压破坏外壳，使其破碎，从而将内壳暴露出来，使得在目标储层位置处，各架桥材料的内壳相互接触；架桥材料的内壳在储层温度下发生固化反应，从而将相互接触的架桥材料黏结为一体，形成支撑框架，填充材料则填充在框架里，从而形成致密填充的封堵层，支撑框架连为一体，大幅提高了封堵层的承压能力。本发明的填充材料具备酸溶性能，因此，可以在后期通过酸溶方式溶解，使得封堵层仅剩下架桥材料作为支撑材料，避免裂缝闭合，封堵层中填充材料溶解后形成的孔隙则作为流体通道，从而长效有力地支撑裂缝维持导流能力，促进油气产量稳定。

5、本发明中，核、内壳和外壳的耐温性能可以根据地层温度选择，优选耐温材料，内壳、外壳的厚度可以根据需要选择，比如直接采用覆膜的形式形成外壳和内壳。

6、本发明中，核可以选择无机材料，如选择无机材料时，则需要加入偶联剂，以便于热固性树脂均匀地涂覆在无机材料表面，当然，核也可以选择有机高分子材料以便于在其表面覆膜，在一些实施实例中，可以采用聚苯硫醚、聚酰亚胺、有机聚硅氮烷、聚醚酮酮或聚四氟乙烯等耐高温的有机高分子材料。

7、本发明中，内壳的热固性树脂可以选择耐高温、耐化学腐蚀的热固性树脂，比如环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂或氰酸酯树脂。

8、本发明中，外壳可以采用碳酸钙作为壳体材料，其在储层条件下容易破碎并形成小颗粒，这些小颗粒物质可以作为填充材料填补封堵层中的微小孔隙，进一步提高封堵层致密性，而且在后期还可以通过酸溶的方式去除，提高裂缝的导流能力。

9、本发明中，形成内壳的原料还包括偶联剂，这些偶联剂能够改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高界面黏结强度，从而使得架桥材料与填充材料、架桥材料与裂缝面黏合成整体，同时也进一步提高架桥材料与架桥材料的黏合能力，从而大幅提高封堵层承压能力。偶联剂可以采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等，本领域技术人员也可以使用本领域其余的偶联剂。为了避免偶联剂加入过量导致涂层与核材料之间的结合力下降，因此，当采用架桥材料以聚苯硫醚为核、环氧树脂涂层为内壳时，偶联剂的加量不超过环氧树脂质量的 2%。

10、一种超深裂缝性储层兼顾封堵与撑缝的物化耦合暂堵材料的制备方法，用于制备上述超深裂缝性储层兼顾封堵与撑缝的物化耦合暂堵材料，其温敏黏结型架桥材料的制备过程包括如下步骤：

11、s1：取质量为聚苯硫醚颗粒质量1~3%的环氧树脂溶解于溶剂中，后加入聚苯硫醚颗粒，在80℃搅拌条件下依次加入偶联剂和固化剂，使得环氧树脂初步固化，然后去除溶剂，将所得的材料分散并干燥，得到覆有环氧树脂涂层的聚苯硫醚颗粒；

12、s2：将覆有环氧树脂涂层的聚苯硫醚颗粒加入饱和氯化钙溶液中，置于80℃水浴条件下边滴加碳酸钠溶液边搅拌，从而在覆有环氧树脂涂层的聚苯硫醚颗粒外层覆盖碳酸钙涂层；

13、s3、过滤出步骤s2的固体产物并烘干得到温敏黏结型架桥材料。

14、为了满足超深裂缝性储层作业需求，本发明中架桥材料中使用的固化剂为高温固化剂，这些固化剂能使树脂材料在地面进行第一次固化，在储层中进行第二次固化，其中，第一次固化的温度低于第二次固化的温度，固化剂的完全固化温度不低于目标储层的温度，且完全固化后具有优异的耐热性、机械强度和耐腐蚀性，通常包括间苯二胺、二氨基二苯基甲烷，本领域技术人员也可以使用本领域其余的高温固化剂。其中，使用间苯二胺作为固化剂的完全固化温度为140～160℃；使用二氨基二苯基甲烷作为固化剂的完全固化温度为150～170℃。为了防止环氧树脂交联密度过高导致固化产物变得过于刚硬和脆弱，上述固化剂的加量不超过环氧树脂质量的20%。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

16、（1）本发明的超深裂缝性储层兼顾封堵与撑缝的物化耦合暂堵材料，其制备方法简单，原料来源广泛，因此便于推广。

17、（2）本发明的物化耦合暂堵材料可实现在地面条件下和泵送过程中不发生黏结，在储层裂缝内形成封堵层后才可发生黏结，大大提高了施工的安全性。

18、（3）本发明的物化耦合暂堵材料具有暂堵剂功能和支撑剂功能，相较于传统桥接堵漏材料，其可将封堵层黏结成一个整体，大幅提高裂缝封堵层承压能力与反向承压能力，在完井时通过注入酸液的方式解除填充组分，封堵层转化为支撑层维持裂缝张开，由于其支撑剂之间、支撑剂与裂缝面之间相互黏结，有效防止支撑层被冲出裂缝，可以长效有力地支撑裂缝维持导流能力，促进油气产量稳定。