[發(fā)明專利]一種丙烯酰胺/納米纖維素復合凝膠及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107828069B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 楊子浩;張儲橋;宋夏;王夢涵;林梅欽;董朝霞;張娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L33/26;C08L1/02;C08F120/56
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;王春霞

本發(fā)明公開了一種丙烯酰胺/納米纖維素復合凝膠及其制備方法。所述制備方法包括如下步驟：向納米纖維素的懸浮液中加入丙烯酰胺、引發(fā)劑和交聯(lián)劑，經(jīng)成膠即得到。由于常規(guī)的聚合物凝膠呈三維孔洞網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，其中主要成分為水分子，凝膠的鏈狀結(jié)構(gòu)疏松，強度較弱，具有一定的流動性，無法達到油田應用中的凍膠閥所需的強度。特別是對于高壓地層，常規(guī)聚合物凝膠不能有效地阻止油氣溢出。針對此，本發(fā)明通過在聚合物凝膠中添加納米纖維素來達到增強其強度的效果，進而提高凍膠閥的機械強度，改善凍膠閥在套管中的性能。本發(fā)明同時還考察了納米纖維素與聚合物之間的相互作用，探索納米纖維素提高凝膠強度的作用機理，對改善凍膠閥機械性能具有指導意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復合凝膠及其制備方法，具體涉及一種丙烯酰胺/納米纖維素復合凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

為了滿足世界經(jīng)濟發(fā)展對石油的需求，目前石油勘探開發(fā)的重點已轉(zhuǎn)移到中、小型油田、復雜地質(zhì)地表條件下的油田、非常規(guī)油氣資源以及中、后期油田的改造、挖潛上來。這種形式導致勘探開發(fā)的難度增大，投入成本增高，迫切需要油氣勘探開發(fā)新技術(shù)，降低石油的勘探開發(fā)成本則是目前石油工業(yè)上游領(lǐng)域的重要任務之一。就我國來說，特殊油氣資源分布于全國各大油田，其儲量占總探明儲量的三分之一以上。在常規(guī)油田的鉆井過程中，由于長期的過平衡鉆井導致油藏污染，堵塞的現(xiàn)象時有發(fā)生，而且相當一部分開發(fā)中后期油田由于壓力遞減而進入低壓油田范疇，由此欠平衡鉆井技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢獲得了廣泛的應用。

采用欠平衡鉆井技術(shù)鉆井，由于井筒內(nèi)鉆井液液柱壓力低于地層壓力，鉆井液濾液和有害固相的濾失和侵入就會減輕或消除，從而有效地保護油氣層，減少或免去油氣層改造等作業(yè)措施及昂貴的費用。此外，欠平衡鉆井過程中由于鉆頭端面上液柱壓力減小，正在被鉆的巖石更易破碎，低密度的循環(huán)液體有助于減少“壓持效應”，使鉆頭繼續(xù)切削新的巖石而不是重復碾壓已破碎的巖石，減少了巖屑的重復破碎現(xiàn)象，能夠有效的提高機械鉆速，延長鉆頭的使用壽命，從而提高鉆井效率，縮短鉆井周期，降低鉆井成本。

為了確保欠平衡鉆井的效果，國內(nèi)提出了“全過程欠平衡鉆井”的概念，即從鉆開油氣層直到完井都要實現(xiàn)欠平衡，國外也相繼采用欠平衡完井和欠平衡作業(yè)。目前一般通過兩種方法實現(xiàn)全過程欠平衡：強行起下鉆法和井下隔離法。強行起下鉆法是采用強行起下鉆裝置進行全過程欠平衡的一種作業(yè)方法。根據(jù)全過程欠平衡技術(shù)要求，在鉆進和起下鉆過程中鉆井流體的循環(huán)壓力應小于地層孔隙壓力，這樣欠平衡作業(yè)的整個過程中都需要旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)密封井口壓力。而井下隔離法是采用井下隔離系統(tǒng)進行全過程欠平衡作業(yè)的一種方法。井下隔離系統(tǒng)主要由井下套管閥、地面液壓控制裝置、管線束、各種過渡接頭和附件等組成。套管閥隨技術(shù)套管一起下入到設計深度，地面有一套液壓控制裝置，兩條液壓管線組成的管線束從地面控制裝置一直聯(lián)接到井下套管閥。根據(jù)施工需要，操作地面控制裝置開啟或關(guān)閉該閥。

但二者在實際應用中存在一些缺點，不壓井起下鉆裝置在使用前需要大量時間安裝設備，使用過程中也需要大量時間實現(xiàn)起鉆和下鉆作業(yè)，另外該裝置在篩管完井過程中不能實現(xiàn)安全壓井作業(yè)。井下套管閥則主要靠進口，成本較高，此外鉆井過程由于存在井斜原因，鉆具可能對其造成損害致使控制系統(tǒng)失靈。

因此，尋求適應性強、成本低、風險小的欠平衡鉆井和完井技術(shù)顯得非常迫切。另外，修井施工中常用的、基本的壓井作業(yè)，其所用的壓井液一般均含有一些固相顆粒，以及一些與地層流體產(chǎn)生有害沉淀的化學物質(zhì)，這使得修井過程所用的壓井液會對儲層產(chǎn)生一定的傷害，也亟需開發(fā)對儲層低傷害的壓井液。

國內(nèi)外對低傷害的壓井液展開了較廣泛的研究。主要采用無固相壓井液及利用各種清潔隔離液將壓井液與儲層流體隔離，以減少壓井液對儲層的傷害。但這些方法其本身起不到壓井液的作用。利用有機凍膠在儲層中部和油管管柱底部之間的井筒內(nèi)形成一段強度很高的膠體段，以實現(xiàn)鉆完井和修井過程安全封隔井筒，而且能將泥漿、鉆井液與儲層有效分開，有效阻止壓井液進入地層，同時能夠阻止地層匯總的硫化氫等氣體向外逸出，有望克服目前常規(guī)的壓井施工方法對儲層的傷害，以及施工費用昂貴的不足。

發(fā)明內(nèi)容