[發(fā)明專利]一種耐高溫高強度凍膠材料及其應用

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• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112724947A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 劉宇龍;熊青山
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學
• 主分類號: C09K8/508
• 分類號: C09K8/508;C09K8/512;E21B33/13
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉璐

本發(fā)明提供了一種耐高溫高強度凍膠材料及其應用，該凍膠材料包括部分水解聚丙烯酰胺、有機交聯(lián)劑和水，其中，以所述耐高溫高強度凍膠材料的總質(zhì)量計，部分水解聚丙烯酰胺的含量為0.4?0.9wt％，有機交聯(lián)劑的含量為0.4?1.5wt％，余量為水；所述有機交聯(lián)劑為多羥基有機交聯(lián)劑。本發(fā)明針對特定水解度和分子量的部分水解聚丙烯酰胺，選用多羥基有機交聯(lián)劑能大大提高凍膠材料的耐高溫性能和耐壓強度，并在此基礎上通過調(diào)節(jié)其pH進一步優(yōu)化其綜合性能通過加入過硫酸銨，可使其具有優(yōu)異的自破膠性能，破膠后黏度利于反排；其原料易得且價格低廉，使其用于油田具有良好的經(jīng)濟效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田鉆完井技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種耐高溫高強度凍膠材料及其應用。

背景技術(shù)

近年來，隨著欠平衡鉆完井技術(shù)的深入研究和不斷發(fā)展，國內(nèi)外對于該技術(shù)的應用越來越廣；然而，就目前該技術(shù)的現(xiàn)場應用來看，工作中存在的風險太高，發(fā)生井涌的風險很大。

在不壓井作業(yè)中常用的地層堵塞方式有化學堵塞和機械堵塞技術(shù)，這兩種方式可以在地層帶壓環(huán)境下進行作業(yè)，從近幾年的發(fā)展來看，化學堵塞相比傳統(tǒng)的機械堵塞所具有的優(yōu)點較多，應用較廣，經(jīng)濟評價性也較好。凍膠閥作為一種智能化學膠體，作為最近幾年新興發(fā)展起來的井下控壓手段，得到了廣泛的研究和應用。

凍膠閥是一種高彈性的凍膠，它在井下的作用是：臨時性封堵井筒，并且能夠承受一定的壓差，從而有利于井下工作的正常實施，可以在不壓井作業(yè)和欠平衡鉆井中得到應用；其方法具體包括：首先將適量的基礎膠液快速注入到井下，然后等待一段時間，保證其在地層的溫度、壓力等環(huán)境下充分成膠，當膠體達到一定的強度后，就可以利用其與管壁和地層接觸產(chǎn)生的黏滯性來封隔地層壓力，從而避免油氣外溢。

因此，臨時性封堵凍膠這一技術(shù)的使用在簡化施工操作和大幅度縮減了施工經(jīng)濟支出的同時，也在不壓井作業(yè)過程中起到了保護儲層的作用。

目前，國內(nèi)外在凍膠材料的研究方面取得了一定的成果，同時油氣勘探開發(fā)的步伐也在快速前進，面對著越發(fā)嚴苛的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，對于凍膠的性能要求也越來越高。

綜上所述，為了滿足壓裂作業(yè)和不壓井作業(yè)的需求，制備具有耐高溫和高強度凍膠材料，并在此基礎上，研究其自破膠方法，顯得尤為重要，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種凍膠材料，在此基礎上探討其自破膠方法及其應用，該凍膠材料具有耐高溫和高強度的優(yōu)勢，實際應用效果優(yōu)異。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種耐高溫高強度凍膠材料，包括部分水解聚丙烯酰胺、有機交聯(lián)劑和水。

其中，以所述耐高溫高強度凍膠材料的總質(zhì)量計，部分水解聚丙烯酰胺的含量為0.4-0.9wt％，有機交聯(lián)劑的含量為0.4-1.5wt％，余量為水。

所述有機交聯(lián)劑為多羥基有機交聯(lián)劑。

在上述技術(shù)方案中，所述耐高溫高強度凍膠材料還包括，pH調(diào)節(jié)劑。

具體地，在上述技術(shù)方案中，所述pH調(diào)節(jié)劑為NaOH水溶液或鹽酸水溶液。

進一步地，在上述技術(shù)方案中，所述pH調(diào)節(jié)劑的加入量為控制所述耐高溫高強度凍膠材料的pH為8-10。

優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案中，所述pH調(diào)節(jié)劑的濃度為1wt％。

在上述技術(shù)方案中，所述耐高溫高強度凍膠材料還包括，破膠劑。

具體地，在上述技術(shù)方案中，所述破膠劑為過硫酸銨。

再進一步地，在上述技術(shù)方案中，所述破膠劑的含量為0.04-0.12wt％。