[發(fā)明專利]疏水交聯(lián)單體、超支化堵漏凝膠及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111305315.3
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113956184B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹華慶;石強;張茂穩(wěn);褚奇;李濤;劉建華;楊以春
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化華東石油工程有限公司
• 主分類號: C07C271/44
• 分類號: C07C271/44;C07C269/02;C07C269/08;C08F220/58;C08F226/10;C08F228/02;C08F212/34;C08F220/56;C08F220/54;C08F226/02;C09K8/035;C09K8/42
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 任利國

本發(fā)明涉及一種疏水交聯(lián)單體、超支化堵漏凝膠及其制備方法，疏水交聯(lián)單體如下式所示。由烯基酰胺、N?乙烯吡咯烷酮、烯基磺酸和疏水交聯(lián)單體為原料通過乳液聚合法制備成超支化堵漏凝膠。該超支化水凝膠兼具疏水締合型凝膠和化學(xué)交聯(lián)型凝膠的性能優(yōu)勢，且具有較高的強度和韌性，堵漏效果好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油助劑，特別涉及一種疏水交聯(lián)單體，本發(fā)明還涉及一種超支化堵漏凝膠，以及涉及一種超支化堵漏凝膠的制備方法，屬于鉆井堵漏助劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在鉆井工程中，井漏是普遍存在的井下復(fù)雜情況。在鉆井施工過程中，井漏不僅耽誤鉆井周期、損失鉆井液、干擾地質(zhì)錄井、損害儲層，還增加了井壁失穩(wěn)的風(fēng)險，甚至導(dǎo)致井眼報廢，從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。橋塞堵漏和水泥漿堵漏是最常規(guī)的堵漏方法。

橋塞堵漏主要是利用多種粒徑大小的堵漏材料按照一定比例配制堵漏漿，泵入漏層后，堵漏材料堵塞裂縫、孔隙通道，通過架橋、支撐、連接、封堵、填充等作用堵塞漏層，其技術(shù)關(guān)鍵在于所使用堵漏劑的顆粒尺寸大小的分布是否與漏失通道的尺寸相匹配。當(dāng)遇到漏層裂縫較大且裂縫較多的情況時，堵漏材料很難在井筒周圍形成良好的封堵層，易產(chǎn)生假堵現(xiàn)象，恢復(fù)鉆進(jìn)后，在鉆井液沖刷作用和鉆具攪動的情況下，堵漏層極易被破壞而導(dǎo)致復(fù)漏。

水泥漿堵漏雖然可以在很大程度上避免假堵現(xiàn)象，但當(dāng)遇到地層流體較多時，尤其在遇到高壓水層時，水泥漿往往會被地層流體所稀釋而導(dǎo)致封固體薄弱，致使堵漏失敗。經(jīng)過長期的現(xiàn)場實踐，發(fā)現(xiàn)如果在水泥漿前注入一段用于分隔地層流體進(jìn)入井筒的堵漏凝膠，則可避免水泥漿被地層水沖洗的風(fēng)險，有效提高了堵漏成功率，這種堵漏方式被稱為隔斷式凝膠段塞堵漏。其中，堵漏凝膠在其中起到了最為關(guān)鍵的作用，要求所使用的凝膠應(yīng)具有以下特征：①良好的抗水稀釋性。凝膠作為只溶脹而不溶解的材料，在進(jìn)入地層裂隙后起到隔離水層和水泥漿的作用，其抗水稀釋性的強弱，直接影響隔離效果的強弱；②成膠時間適中，最大粘度高。適中的成膠時間既可以保障泵注的凝膠準(zhǔn)確進(jìn)入地層，又可以縮短施工時間，提高施工時效。最大粘度是在凝膠成膠前的粘度，其大小則直接影響到凝膠阻擋地層水層的效果；③抗溫抗鹽能力強。高溫和高礦化度均能導(dǎo)致凝膠材料脫水，嚴(yán)重時則可使凝膠的分子鏈相互纏繞而構(gòu)建的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)崩解而徹底失效。

近年來，國內(nèi)外科研機構(gòu)在堵漏凝膠方面做了大量研究，如中國石油渤海鉆探公司研究出的一種魔芋粉改性凝膠材料WS-1，在SZ-36-1井的應(yīng)用中，取得了良好的堵漏效果。然而由于化學(xué)交聯(lián)型凝膠普遍存在溶解過程中易結(jié)團(tuán)而不易泵注的確定，堵漏施工現(xiàn)場普遍使用流動性較好的疏水締合型凝膠。

西南石油大學(xué)羅平亞院士研究團(tuán)隊研究的代號為ZND系列特種凝膠，即屬于疏水締合水凝膠，且具有良好的堵漏效果。該凝膠中存在網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)點的疏水締合微區(qū)存在動態(tài)可逆的締合-解締合平衡，賦予了其相比于化學(xué)交聯(lián)凝膠所不具備的高機械強度、自愈合和二次加工的特性。在低剪切速率下(7.34s^-1)條件下，其表觀粘度可達(dá)1.0×10⁴～3.0×10⁴mPa·s，在高剪切速率下(1000s^-1)其表觀粘度為50～100mPa·s。該凝膠材料具有良好的內(nèi)聚能力，且不易被油、水和氣污染，滯留效果顯著，先后解決了羅家2井、徐深8-平1井等多口井的惡性漏失問題。

中國發(fā)明專利CN?106349111B公開了一種含苯基的疏水單體構(gòu)建的水凝膠，屬于一種具有疏水締合性質(zhì)的化學(xué)交聯(lián)型水凝膠。該凝膠不僅具備了疏水締合型凝膠的特性，且發(fā)揮了化學(xué)交聯(lián)型凝膠的抗溫優(yōu)勢，其抗溫能力高達(dá)140℃。然而，疏水締合水凝膠普遍存在機械強度較低的缺陷，不宜被拉伸和壓縮，在使用疏水締合凝膠進(jìn)行堵漏施工時，在地層中所形成凝膠段塞的強度較為有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的凝膠堵漏效果不佳的問題，提供一種疏水交聯(lián)單體，基于該疏水交聯(lián)單體制備的超支化水凝膠兼具疏水締合型凝膠和化學(xué)交聯(lián)型凝膠的性能優(yōu)勢，且具有較高的強度和韌性，在鉆井工程中可取得良好的堵漏效果。