本發(fā)明屬于石油鉆井堵漏劑，具體涉及一種用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、延安地區(qū)新生界第四系松散黃土易漏，地層膠結(jié)松散，鉆井液攜帶巖屑、保持井壁穩(wěn)定的難度較大。其地層節(jié)理、微裂縫、微裂隙發(fā)育，脆性大，當鉆井打開地層后，壓力釋放，造成壓力不平衡，加之外來流體（如濾液）沿裂縫滲入，產(chǎn)生水力尖劈作用，容易導致地層破碎、誘發(fā)井壁失穩(wěn)，引起卡鉆、井塌等井下復雜情況，延長鉆井時間，損耗泥漿，造成不必要的經(jīng)濟損失。針對發(fā)育有宏觀大裂縫的惡性漏失地層，需要使用具有高強度、粘彈性、重力沉降弱、容易實現(xiàn)對縱向裂縫有效充填、固化后屬于連續(xù)相不易受壓差波動而沖散的堵漏材料。高強度剪切響應(yīng)型凝膠具有“剪切稀釋、靜置增稠”的剪切響應(yīng)性質(zhì)，在注入過程中粘度較低，容易注入地層漏失通道，注入完畢后在漏失通道內(nèi)粘度迅速增稠，容易駐留，地層環(huán)境條件下反應(yīng)成膠，形成高強度封堵層，堵塞漏失通道，防止鉆井液繼續(xù)漏失。該凝膠堵漏材料引入一種合成非離子表面活性劑ptb，與傳統(tǒng)直接使用非離子表面活性劑的凝膠相比，能夠增強體系穩(wěn)定性，進而提升凝膠整體的均一性。固化成膠后生成的凝膠體強度更高、韌性更強，這使得凝膠在應(yīng)對復雜漏失地層時，能夠形成更為致密且牢固的封堵結(jié)構(gòu)，有效增強堵漏效果。與傳統(tǒng)高分子聚合物凝膠相比，該凝膠堵漏劑固化成膠前的重力沉降作用較弱，在大裂縫漏失空間內(nèi)的運移前緣均勻，可將漏失通道內(nèi)的地層流體完全驅(qū)替，進而完全充填漏失通道。與傳統(tǒng)高分子聚合物凝膠相比，該凝膠堵漏劑固化成膠前具有很好的耐剪切性能，注入速率對其固化成膠后性能無影響，該凝膠堵漏劑具有良好的抗地層流體稀釋作用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠及其制備方法，所述高強度剪切響應(yīng)型凝膠具有“剪切稀釋、靜置增稠”的剪切響應(yīng)性質(zhì)，在注入過程中粘度較低，容易注入地層漏失通道，注入完畢后在漏失通道內(nèi)粘度迅速增稠，容易駐留，地層環(huán)境條件下反應(yīng)成膠，形成高強度封堵層，堵塞漏失通道，防止鉆井液繼續(xù)漏失。

2、一種用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，由以下重量份的原料組成，去離子水100份，非離子單體18-21份，流變調(diào)控劑5-6份，非離子表面活性劑2-3份，有機高分子交聯(lián)劑1-1.5份，柔性纖維1-1.5份，引發(fā)劑0.2-0.3份；

3、所述非離子表面活性劑為一種合成非離子表面活性劑ptb，其按照以下方法制備得到，具體步驟為：

4、（1）將1,12-二氨基十二烷和環(huán)丁-3-烯二甲酸酐按質(zhì)量比1.05:1混合，置于容器中，通氮氣20min除氧，在150～200℃反應(yīng)3～4h，進行親核加成-消除反應(yīng)，生成酰亞胺；

5、（2）將步驟（1）得到的酰亞胺迅速冷卻至室溫，取二分之一冷卻后的酰亞胺，按照質(zhì)量比1:2.5將酰亞胺與聚合醇置于容器中混合，加入無水二甲苯，在300-500?rpm?的轉(zhuǎn)速攪拌下，將油浴升溫至?60～70℃，直至聚合醇完全溶解，形成均一透明溶液；

6、（3）向步驟（2）得到的透明溶液中在繼續(xù)在攪拌的條件下滴加步驟（2）剩余二分之一的冷卻后的酰亞胺，控制反應(yīng)溫度在70～80℃，反應(yīng)時間2～3h，反應(yīng)完全后，得到混合物，將混合物在氮氣流中冷卻至室溫，純化，真空干燥，得到合成非離子表面活性劑ptb。

7、優(yōu)選地，步驟（3）中所述真空干燥的溫度為50℃，時間為12?～24?h；所述滴加的速度為1-2滴/秒。

8、優(yōu)選地，所述非離子單體為丙烯酰胺、n-異丙基丙烯酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮中一種或幾種。

9、優(yōu)選地，所述流變調(diào)控劑為納米二氧化硅、納米碳酸鈣一種或兩種。

10、優(yōu)選地，所述有機高分子交聯(lián)劑為有機硼交聯(lián)劑。

11、優(yōu)選地，所述柔性纖維為聚酯纖維、聚丙烯纖維中一種或兩種。

12、優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或亞硫酸氫鈉。

13、一種權(quán)利要求1所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠的制備方法，包括以下步驟：

14、（1）將非離子單體溶解于95份去離子水中，得到溶液a；

15、（2）將有機高分子交聯(lián)劑加入到溶液a中，得到溶液b，在室溫、500rpm下攪拌8-10min，轉(zhuǎn)移至60℃水浴鍋中，氮氣除氧20min，然后依次加入非離子表面活性劑、柔性纖維、流變調(diào)控劑，在室溫、200rpm下攪拌30～50min，得到混合溶液；

16、（3）將引發(fā)劑加入5份去離子水中，然后在攪拌的條件下將其滴加到步驟（2）得到的混合溶液中，持續(xù)攪拌30min，靜置反應(yīng)，得到用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠。

17、優(yōu)選地，步驟（2）中所述氮氣除氧的氮氣流速為1-2?l/min。

18、優(yōu)選地，步驟（3）中靜置反應(yīng)的溫度為20-30℃，時間為6-8h；步驟（3）中滴加的速度為2?-?4?秒/滴。

19、本發(fā)明的優(yōu)點

20、（1）本發(fā)明提供一種高強度剪切響應(yīng)型凝膠，該凝膠具有“剪切稀釋、靜置增稠”的剪切響應(yīng)性質(zhì)，在注入過程中粘度較低，容易注入地層漏失通道，注入完畢后在漏失通道內(nèi)粘度迅速增稠，容易駐留，地層環(huán)境條件下反應(yīng)成膠，形成高強度封堵層，堵塞漏失通道，防止鉆井液繼續(xù)漏失；

21、（2）所述高強度剪切響應(yīng)型凝膠固化成膠后生成的凝膠體強度更高、韌性更強，對漏失通道具有更好的封堵效果，在注入體積為0.8pv下，剪切響應(yīng)型凝膠封堵強度可以達到約6.5mpa；

22、（3）所述高強度剪切響應(yīng)型凝膠具有“剪切稀釋、靜置增稠”的剪切觸變特性。當剪切速率接近為零的時候，凝膠的表觀粘度急劇上升呈現(xiàn)斷崖式遞增狀態(tài)，最高可達106mpa?s；當剪切速率逐漸增大時，凝膠的表觀粘度整體呈下降趨勢。

技術(shù)特征：

1.一種用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，其特征在于，由以下重量份的原料組成，去離子水100份，非離子單體18-21份，流變調(diào)控劑5-6份，非離子表面活性劑2-3份，有機高分子交聯(lián)劑1-1.5份，柔性纖維1-1.5份，引發(fā)劑0.2-0.3份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，其特征在于，步驟（3）中所述真空干燥的溫度為50℃，時間為12?～24?h；所述滴加的速度為1-2滴/秒。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，其特征在于，所述非離子單體為丙烯酰胺、n-異丙基丙烯酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮中一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，其特征在于，所述流變調(diào)控劑為納米二氧化硅、納米碳酸鈣一種或兩種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，其特征在于，所述有機高分子交聯(lián)劑為有機硼交聯(lián)劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，其特征在于，所述柔性纖維為聚酯纖維、聚丙烯纖維中一種或兩種。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，其特征在于，所述引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或亞硫酸氫鈉。

8.一種權(quán)利要求1所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述氮氣除氧的氮氣流速為1-2?l/min。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠的制備方法，其特征在于，步驟（3）中靜置反應(yīng)的溫度為20-30℃，時間為6-8h；步驟（3）中滴加的速度為2?-?4?秒/滴。

技術(shù)總結(jié)
一種用于鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠，由以下重量份的原料組成，去離子水100份，非離子單體18?21份，流變調(diào)控劑5?6份，非離子表面活性劑2?3份，有機高分子交聯(lián)劑1?1.5份，柔性纖維1?1.5份，引發(fā)劑0.2?0.3份。本發(fā)明還公開了鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠的制備方法。本發(fā)明的鉆井堵漏高強度剪切響應(yīng)型凝膠具有“剪切稀釋、靜置增稠”的剪切響應(yīng)性質(zhì)，在注入過程中粘度較低，容易注入地層漏失通道，注入完畢后在漏失通道內(nèi)粘度迅速增稠，容易駐留，地層環(huán)境條件下反應(yīng)成膠，形成高強度封堵層，堵塞漏失通道，防止鉆井液繼續(xù)漏失。

技術(shù)研發(fā)人員：李偉,薛少飛,張文哲,楊超,楊全枝,王濤,李紅梅
受保護的技術(shù)使用者：陜西延長石油（集團）有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/5