[發明專利]一種極地鉆井用柔性堵漏劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202211384078.9
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115433554B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 劉敬平;孫元偉;孫金聲;呂開河;李美春;黃賢斌;白英睿;王金堂;代志文;張泰豐
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/42
• 分類號: C09K8/42;C09K8/03;E21B33/13
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

本發明提供了一種極地鉆井用柔性堵漏劑及其制備方法與應用，屬于極地鉆井防漏堵漏技術領域。該極地鉆井用柔性堵漏劑，由如下重量份的原料制備得到：羥基硅油30?80份、硅烷交聯劑1?5份、填充補強劑5?30份、熟化劑0.1?0.5份。本發明還提供了上述極地鉆井用柔性堵漏劑的制備方法。本發明的柔性堵漏劑在極地超低溫環境下，能保持不變形、強度和彈性不衰減，能有效封堵裂縫，可應用于極地超低溫環境鉆井防漏堵漏中。

技術領域

本發明屬于極地鉆井防漏堵漏技術領域，具體涉及一種極地鉆井用柔性堵漏劑及其制備方法與應用。

背景技術

南極蘊藏著無數的科學之謎和豐富的資源，已發現的礦種達220種之多，石油、天然氣和水合等潛在資源量豐富，快速鉆穿南極冰蓋，直接獲取冰下基巖樣品，確定巖石暴露年齡及結構組分，對研究南極地質構造、探測南極礦產資源、揭示冰蓋演化歷史、評估未來氣候變化等具有重要意義。南極地區地表平均氣溫低（-50℃~-60℃），冰層和冰巖夾層裂縫發育，極易發生井漏，嚴重影響正常鉆進，甚至導致井壁垮塌、卡鉆、井噴等事故。針對上述問題，研發能在南極超低溫環境下正常使用的堵漏劑有重大意義。中國專利文獻CN114989794A公布了一種高觸變高韌性有機固化堵漏材料，在高溫固化后單軸抗壓強度可達15-60MPa，抗彎強度大于10MPa。中國專利文獻 CN111826141A公布了一種殼膜結構堵漏材料，該材料有一層疏水保護膜，可以提高材料的耐浸泡能力和強度。中國專利文獻CN113980663A公布了一種耐高溫自發泡膨脹硅橡膠堵漏材料，能在200℃條件下保持良好的流變性能和堵漏能力。中國專利文獻CN114381247A公布了一種支化型環氧樹脂承壓堵漏材料，抗壓強度可達120-140MPa。但是上述堵漏材料并不適用于南極的超低溫環境。

目前南極鉆井這一研究領域基本屬于一大空白，適用于南極超低溫環境的堵漏材料尚未見報道，亟需研制一種適用于南極超低溫環境鉆井的堵漏劑，為南極科學研究提供技術支撐。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種極地鉆井用柔性堵漏劑及其制備方法與應用。本發明的柔性堵漏劑在極地超低溫環境下，能保持不變形、強度和彈性不衰減，能有效封堵裂縫，可應用于極地超低溫環境鉆井防漏堵漏中。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種極地鉆井用柔性堵漏劑，由如下重量份的原料制備得到：羥基硅油30-80份、硅烷交聯劑1-5份、填充補強劑5-30份、熟化劑0.1-0.5份。

根據本發明優選的，所述羥基硅油為羥基封端聚二甲基硅氧烷、羥基封端聚乙烯基甲基硅氧烷中的一種或多種；進一步優選的，所述羥基硅油為羥基封端聚二甲基硅氧烷。

根據本發明，所述羥基封端聚二甲基硅氧烷的結構通式如下式I所示，所述羥基封端聚乙烯基甲基硅氧烷的結構通式如下式II所示。

根據本發明優選的，所述羥基硅油的粘均分子量為2-10萬。

根據本發明優選的，所述硅烷交聯劑為甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一種或多種。

根據本發明優選的，所述填充補強劑為白炭黑、改性白炭黑、乙炔炭黑、硅藻土、鈦白粉、氧化鐵中的一種或多種；進一步優選為改性白炭黑或納米氧化鐵；所述填充補強劑的平均粒徑為0.1-100μm。

優選的，所述改性白炭黑的制備方法為現有技術；進一步優選的，所述改性白炭黑按照下述方法制備得到：

將10份白炭黑、50份水和2份六甲基二硅氮烷混合，攪拌均勻；之后升溫至60℃，攪拌2-3h，而后升溫至90℃，攪拌30min，脫除氨氣；之后將反應體系冷卻至室溫，靜置自然沉降，去除上層液體，將下層糊狀物烘干，得到改性白炭黑。