[發明專利]適用于裂縫及溶洞堵漏的氫鍵水凝膠

在審

• 申請號: 201510833025.4
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN105441046A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 許明標;艾軍;趙明琨;周賢海;陳侃
• 申請（專利權）人: 長江大學;中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司
• 主分類號: C09K8/44
• 分類號: C09K8/44;C08J3/075
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安;馮超

技術領域

本發明涉及石油鉆井工程領域所用的堵漏凝膠，具體地指一種適用于裂縫及溶洞堵漏的氫鍵水凝膠。

背景技術

頁巖氣的勘探開發已經在中國逐步興起，形成了一定的勘探開發規模，進入了快速發展的階段。涪陵頁巖氣區塊的井漏現象日益嚴重，有大量裂縫發育，裂縫大小從1mm到8mm左右不等，時常遇到泥漿失返的情況，現場急需根據實際情況設計合適的堵漏方案和堵漏體系。

國內用于堵漏的凝膠主要有交聯型與非交聯型的，有弱凝膠復合堵漏材料進行堵漏的，以及純粹的流體性堵漏的凝膠，它們各自有其特點和適用范圍。

公開號為CN104563952A的中國發明專利公開了一種非交聯特種凝膠堵漏方法”，該方法是以非交聯特種凝膠ZND-2與水，以及凝膠纖維堵漏劑和剛性鍥入式堵漏劑組成堵漏漿，注入漏層靜止4～8小時后堵漏。該體系凝膠主要還是結合堵漏材料利用橋堵方式堵漏，遇到大型裂縫不易成功，用于微裂縫發育的地層效果較好。

申請號為201210373464.8的中國發明專利公開了一種鉆井復合超強凝膠堵漏劑，該超強凝膠堵漏劑包括以下組分和重量配比：固化劑20％至40％、激活劑8％至15％、分散劑0.2％至1％、高分子聚合物0.8％至1.2％。本發明的復合超強凝膠堵漏劑觸變性強，保證了堵漏漿進入漏層后容易在入口附近停住；良好的抗稀釋性能保證了堵漏液不與地層水或泥漿混合而被沖稀，同時還具有堵漏漿固化后抗壓強度高的特點，適合于惡性漏失的停鉆堵漏。該凝膠的觸變性有限，對于形狀不規則的裂縫難以進行完整的封堵。

公開號為CN101435317B的中國發明專利公開了一種失返性漏失交聯凝膠堵漏工藝，該工藝涉及石油鉆井領域，在配漿罐中配制預交聯凝膠堵漏漿，預交聯凝膠堵漏漿由水、凝膠稠化劑、膠凝強度調節劑和橋塞堵漏支撐劑組成，其中，凝膠稠化劑占總重量的0.8～1％，膠凝強度調節劑占總重量的3～4％，橋塞堵漏支撐劑占總重量的5～7％，其余為水，各組分充分溶解混合后，光鉆桿下至漏層底部5～10米，分別將預交聯凝膠堵漏漿和凝膠交聯劑同時注入井內漏層處，其中，預交聯凝膠堵漏漿和凝膠交聯劑的體積比是2.5～3.5∶100。該發明通過化學交聯和促凝，可使凝膠的整體結構強度真正地得到提高，提高了一次性堵漏成功率，使其超過50％。該凝膠施工過程較為復雜，預交聯的凝膠流動狀態不夠好，不能有效的應付各類裂縫。

上述堵漏凝膠均存在一定的缺點和不足：

1)凝膠時間過長，根據施工時間的要求，凝膠時間過長不僅影響施工進度，同時容易引發井底復雜情況。

2)凝膠結合顆粒橋堵的形式不能封堵大型裂縫，堵漏漿往往會順著裂縫流走。

3)沒有實現純粹的由液體直接到固體的凝膠過程，在遇到不規則的裂縫時難以完全封堵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種適用于裂縫及溶洞堵漏的氫鍵水凝膠，解決頁巖氣勘探與開發過程中的井漏問題。該凝膠具有一定的強度和彈性，能夠有效的封堵裂縫；成膠時間可控；并且流動性能良好，是一套適用于裂縫及溶洞堵漏的氫鍵水凝膠體系。

為實現上述目的，本發明提供的一種適用于裂縫及溶洞堵漏的氫鍵水凝膠，所述氫鍵水凝膠的原料按重量份數比計由5～10份的聚乙烯醇、10～30份的多元醇、1～5份的催化劑、15～25份的鹽、0～100份的加重劑和100份的水；其中，所述醇類為二乙二醇、丙三醇、聚乙二醇和聚丙三醇中的任意一種；所述催化劑為硼砂和二乙烯三胺中任意一種，

所述鹽為氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、甲酸鉀和甲酸鈉中的任意一種；所述加重劑為重晶石、石灰石(即碳酸鈣)和鐵礦粉中任意一種或幾種。

進一步地，所述聚乙烯醇的分子量為17～26萬，醇解度為88％或99％。

再進一步地，所述氫鍵水凝膠的原料按重量份數比計由5～10份的聚乙烯醇、10～20份的聚乙二醇、1～3份的二乙烯三胺、15～20份的氯化鉀、50～70份的石灰石和100份的淡水。

再進一步地，所述氫鍵水凝膠的原料按重量份數比計由10份的聚乙烯醇、20份的聚乙二醇、3份的二乙烯三胺、20份的氯化鉀、50份的石灰石和100份的水。

再進一步地，所述氫鍵水凝膠的密度為1.20～1.30g/cm³，所述氫鍵水凝膠的pH為8～11。

上述原料混合后，得到氫鍵水凝膠。

本發明的有益效果在于：