一种自组装堵漏剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及钻井液防漏堵漏，具体而言，涉及一种自组装堵漏剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、传统物理桥接堵漏材料对粒径匹配要求较高，颗粒过大或过小易导致封门或无法滞留；凝胶、吸水树脂等化学类堵漏材料单独使用时承压能力较低。

2、专利cn114626279a公开了一种裂缝中刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法，通过建立刚性堵漏颗粒粒径组合与地层裂缝的关系，提高刚性堵漏剂在漏失通道的匹配能力，仅针对单一特定开度的裂缝封堵效果较好。

3、专利cn114525118a，采用特定配比和尺寸的铝合金颗粒、大理石颗粒、片状材料、纤维材料和弹性石墨制备得到的堵漏剂具有良好的承压能力，但需要明确目标裂缝开度，无法对多开度共存的裂缝进行封堵。

4、专利cn 114574180a公开了一种延时成胶复合堵漏液，同一套配方可封堵2mm及4mm开度裂缝，对地层裂缝具有良好的适应性，但由于该堵漏工作液通过化学交联固化形成封堵层，缺乏高强度的支撑材料，因此承压能力较低。

技术实现思路

1、为针对裂缝性地层漏失堵漏成功率低，一套堵漏配方难以封堵同一层位裂缝的技术问题，本发明的目的之一在于提供一种自组装堵漏剂，该堵漏剂不仅可以形成强自适应性的高承压封堵层，还可以对不同裂缝开度的多个裂缝同时进行封堵，承压效果较好。

2、本发明的目的之二在于提供一种上述的堵漏剂的使用方法。

3、本发明的目的之三在于提供一种上述的堵漏剂在石油钻井领域，尤其是钻井液漏失防治领域的应用。

4、为实现上述目的之一，本发明采用以下技术方案：

5、一种自组装堵漏剂，以重量份计，包括：

6、强承压材料5-30份、弹性填充材料2-10份、自适应网状材料1-4份和化学胶结材料10-20份。

7、该堵漏剂中，强承压材料以其自身的高强度，作为封堵层骨架抵抗外界的作用力；弹性填充材料以其良好的变形性及小尺度特性，易进入封堵层的微孔隙和微缝中，降低流体渗透作用对封堵层的侵害，可提高封堵层的致密性和稳定性；自适应网状材料具有强可变形性，不仅能够自适应较大开度裂缝的形状，还能够在挤压作用下进入较小开度的裂缝中，而且其具备的高强度骨架网络易捕获其它堵漏材料；化学胶结材料通过固化作用使封堵层形成一体化结构，且通过胶结作用强化了其它材料间的作用力。因此，在强承压材料、弹性填充材料、化学胶结材料和自适应网状材料的协同作用下有利于形成强自适应性的高承压封堵层，以便对多个1-10mm开度的裂缝同时进行封堵。

8、在本发明的一些优选实施例中，所述强承压材料选自石英砂颗粒、石灰石颗粒、陶粒和玄武岩颗粒中的一种或多种；

9、和/或，所述弹性填充材料选自橡胶粉末、石墨粉末、吸水树脂粉末和聚合物凝胶粉末中的一种或多种。聚合物凝胶粉末为合成高分子水凝胶，具体实例包括但不限于：聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸及其衍生物、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚磷腈(ppz)。

10、在本发明的一些优选实施例中，所述自适应网状材料的粒径与所封堵的裂缝开度的比例为0.6-1.2；

11、和/或，所述自适应网状材料具有多个网孔，多个所述网孔的直径与所述自适应网状材料的粒径的比例为0.1-0.3；

12、和/或，所述弹性填充材料的粒径与所述强承压材料的粒径的比例为0.05-0.2。

13、在本发明的一些优选实施例中，所述强承压材料的粒径与所述网孔的直径的比例为0.8-1.0。

14、自适应网状材料以其强可变形性，不仅能够自适应较大开度裂缝的形状，还能够在挤压作用下进入较小开度的裂缝中；在裂缝内滞留后，其表面和内部遍布的孔洞提供了容纳其它堵漏材料的空间，有利于通过三维网架捕获强承压材料和弹性填充材料，促进裂缝中封堵层的形成。

15、当自适应网状材料的粒径为所封堵的裂缝开度的0.6-1.2倍，网孔直径为自适应网状材料粒径的0.1-0.3倍，便于其在裂缝中滞留，有利于进行封堵。

16、当强承压材料的粒径与自适应网状材料的网孔直径的比例为0.8-1.0时，便于嵌入网状材料的三维立体结构内，促进一体化封堵层的形成；当弹性填充材料的粒径与强承压材料的粒径的比例为0.05-0.2时，可更好地填充于强承压材料的间隙。此外，本发明通过控制强承压材料的粒径范围，不仅可以避免小开度裂缝封门的同时，还可借助自适应网状材料滞留在裂缝中，作为承压骨架抵抗外部作用力。

17、在本发明的一些优选实施例中，所述强承压材料的抗压强度大于30mpa；

18、和/或，所述弹性填充材料的变形率大于50％；

19、和/或，所述自适应网状材料的空隙率大于90％。

20、强承压材料抗压强度大于30mpa可更好承受外部载荷；弹性填充材料弹性变形率大于50％具有良好自适应性；自适应网状材料空隙率大于90％便于捕获其它堵漏材料。

21、在本发明的一些优选实施例中，所述自适应网状材料由包括以下重量份原料制备而成：

22、15-30份异氰酸酯、5-15份多元醇、0.5-1.0份发泡剂、0.2-0.4份催化剂和0.4-0.8份乳化剂。

23、在本发明的一些优选实施例中，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基异氰酸酯中的任意一种；和/或所述多元醇选自1,4丁二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃和聚合物多元醇中的任意一种；和/或所述发泡剂选自hfc-134a或hfc-365mfc；和/或所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡或三乙烯二胺；和/或所述乳化剂选自op-1、司盘80和吐温80中的任意一种。

24、在本发明的一些优选实施例中，所述自适应网状材料的制备方法，包括以下步骤：

25、在50-60℃条件下，将异氰酸酯、多元醇、发泡剂、催化剂和乳化剂混合后进行发泡处理，即得所述自适应网状材料。

26、在本发明的一些优选实施例中，所述化学胶结材料为具有固化粘结作用的胶结剂。

27、在本发明的一些优选实施例中，所述化学胶结材料由包括以下重量份原料制备而成：

28、10份环氧树脂、1-2份稀释剂、0.5-2份乳化剂、0.5-2份固化剂和20-30份水。

29、在本发明的一些优选实施例中，所述环氧树脂选自e-51型或e-44型；和/或所述稀释剂选自聚乙二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚和聚丙二醇二缩水甘油醚中的任意一种；和/或所述乳化剂选自司盘80、吐温80和op-10中的一种或多种；和/或所述固化剂选自三氮化硼乙胺络合物、2-甲基咪唑和2-乙基咪唑中的任意一种。

30、在本发明的一些优选实施例中，所述化学胶结材料的制备方法，包括以下步骤：

31、将环氧树脂、稀释剂、水和乳化剂混合后进行加热反应，反应结束后加入固化剂混合，即得所述化学胶结材料。

32、在本发明的一些优选实施例中，所述加热反应的条件包括：反应温度为60-80℃，反应时间为20-40min；和/或所述加热反应在搅拌的状态下进行，所述搅拌的转速为400-600rpm。

33、为实现上述目的之二，本发明采用以下技术方案：

34、一种上述的堵漏剂的使用方法，包括：将强承压材料、弹性填充材料、自适应网状材料和化学胶结材料加入钻井液中混合即可进行封堵工作。

35、为实现上述目的之三，本发明采用以下技术方案：

36、一种上述的堵漏剂在石油钻井领域，尤其是钻井液漏失防治领域的应用。

37、相对于现有技术，本发明至少具有如下优点或有益效果：

38、本技术提供的一种自组装堵漏剂，其中，强承压材料以其自身的高强度，作为封堵层骨架抵抗外界的作用力；弹性填充材料以其良好的变形性及小尺度特性，易进入封堵层的微孔隙和微缝中，降低流体渗透作用对封堵层的侵害，可提高封堵层的致密性和稳定性；自适应网状材料具有强可变形性，不仅能够自适应较大开度裂缝的形状，还能够在挤压作用下进入较小开度的裂缝中，而且其具备的高强度骨架网络易捕获其它堵漏材料；化学胶结材料通过固化作用使封堵层形成一体化结构，且通过胶结作用强化了其它材料间的作用力。因此，在强承压材料、弹性填充材料、化学胶结材料和自适应网状材料的协同作用下有利于形成强自适应性的高承压封堵层，以便对多个1-10mm开度的裂缝同时进行封堵。