[发明专利]一种记忆合金型温控刚性膨胀堵漏剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种记忆合金型温控刚性膨胀堵漏剂及其制备方法。其重量组分包括：形状记忆合金12份~30份、耐高温膨胀树脂3份~6份、补偿收缩胶凝颗粒45份~90份、改性剂1份~2份、粘接剂7份~15份。基于记忆合金制成的球形或片状刚性堵漏剂，具有延迟膨胀性，膨胀量大，自适应强；抗压≥45.6MPa；抗温≥250℃；易于工业化制备且性能稳定，利于存储及运输。适应于深井超深井大裂缝、溶洞性恶性漏失地层，提高堵漏技术对高温高压下漏失孔道的自适应性封堵。

技术领域

本发明涉及钻井工程防漏堵漏技术领域，具体涉及一种钻井液完井液用记忆合金智能温控型刚性膨胀堵漏剂及制备方法。

背景技术

在钻井、固井、测试等井下作业过程中，由于近井壁地带原地应力的改变，地层裂缝开度往往由几十微米至几百微米，扩展至毫米级，井筒工作液在压差作用下将漏入地层，地层孔隙裂缝越大，漏失越严重。

在地层裂缝150μm～400μm时，现有的防漏堵漏技术能较好的满足现场施工需求，但是针对裂缝开度＞400μm时的大裂缝、溶洞性漏失，由于地层漏失通道大、漏失速率快，传统的桥接堵漏法、凝胶堵漏法难以在裂缝内快速形成结构稳定的致密承压封堵层，而且上述传统堵漏方法需要预先掌握地层漏失通道状况，大小、尺寸、压力和温度等信息，然后据此选择合适的粒径材料进行合理复配，导致材料适应能力差，现场钻井液堵漏作业难度大，堵漏效率低，由于漏失造成的损失占总耗费的90％以上，经济损失严重。随着“智能材料”的发展，智能材料应用钻井堵漏领域，温度触发型的形状记忆材料具有可恢复形变量大、强度高及响应速度快等优点，利用该类材料在一定温度(室温以上)下产生形变，并能在室温压缩固定形变且存放，当再升温至激活温度后发生膨胀、伸展，形状恢复，在裂缝中成功架桥封堵，根据井底温度实现温敏智能化堵漏，有利于快速、高效地构建致密承压封堵层。

以此为核心的智能堵漏材料的研发成为针对恶性漏失地层的新方向。目前智能堵漏材料骨架主要有合金型和聚合物型。其一由形状记忆合金缠绕成弹簧状，填充短切棉纤维材料形成架桥，外面包覆PE、石蜡、膨润土或水泥等组成。其二将形状记忆聚合物、形状记忆泡沫固定形变后压缩，一般压缩成球形小颗粒，或者将其作为温敏材料包覆物表面喷涂到其它膨胀聚合物上。这两种智能材料对裂缝性和溶洞性漏失地层起到一定的堵漏效果，但存在一些缺陷。形状记忆聚合物抗温一般在90℃～150℃之间，承压能力＜10MPa，抗温性能和承压能力限制其应用储层范围。形状记忆合金型堵漏材料的骨架温度＞200℃，但中层的短切棉纤维材料在温度160℃之后容易失效，而外层的包覆物PE、石蜡、膨润土等承压能力有限；水泥包覆物虽然能提高地层承压封堵能力，但是在工业化生产中硅酸盐水泥成球性低，且其存在一个致命的缺陷：水泥容易出现后期强度倒缩，引起体积收缩而致表面皲裂，存放时间越长，后期和长期的力学性能越不稳定，且成球后的水泥包覆物更容易表面裂纹，其适宜的存放时间在15天～30天之间，对工业化生产储备和运输极为不利；此外包覆水泥基的堵漏材料密度高，在钻井工作液中容易沉降，不利于悬浮稳定性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有智能堵漏材料的不足，提供一种记忆合金型温控刚性膨胀堵漏剂及其制备方法，实现对深井超深井高温高压下大裂缝、溶洞性恶性漏失孔道尺寸的自适应性封堵，同时提高智能堵漏材料的承压封堵能力、抗温能力，以及工业化生产和存储性能，降低合金型智能堵漏材料密度，利于在钻井液中的悬浮稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种记忆合金型温控刚性膨胀堵漏剂，按照重量份包括：

形状记忆合金12份～30份、耐温膨胀树脂3份～6份、补偿收缩胶凝颗粒45份～90份、改性剂1份～2份、粘接剂7份～15份。

所述耐温膨胀树脂包括吸水树脂SAP、有机硅改性环氧树脂、交联聚乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯中的一种或几种混合物。

所述耐温膨胀树脂为吸水树脂SAP和有机硅改性环氧树脂混合物。