[发明专利]一种基于纤维素的温敏型凝胶堵漏剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于纤维素的温敏型凝胶堵漏剂，由以下重量份的原料组成：去离子水100份，纤维素3‑8份，非离子单体8‑12份，阳离子单体3‑5份，增韧交联剂1‑3份，引发剂0.02‑0.04份，pH调节剂1‑3份；所述阳离子单体为4‑乙烯吡啶、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基‑丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的任意一种；同时，本发明还公开所述温敏型堵漏剂的制备方法。本发明提供的温敏型凝胶堵漏剂，能随地层温度场变化而改变自身相态特征，在注入地层前为易流动的液体，注入地层后，发生交联转变为具有强粘附性和弹性特征的固态堵漏剂，实现对漏失通道的有效堵漏，且承压较高，防止地层重复漏失，交联效果可逆。

技术领域

本发明属于石油钻井堵漏剂技术领域，具体涉及一种基于纤维素的温敏型凝胶堵漏剂及其制备方法。

背景技术

钻井井漏是钻井过程中常见的井下复杂情况之一，随着油气勘探开发的不断深入，在钻进破碎或弱胶结地层、裂缝发育地层及多套压力地层时，极易出现井漏现象，而裂缝性地层引起的恶性漏失是众多井漏情况中影响最严重的一类，它不仅会耗费钻井时间，损失泥浆，而且有可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失。凝胶堵漏技术是控制裂缝性恶性井漏的常用且有效技术之一，该技术通过向漏失层位注入一定量的凝胶堵漏剂溶液，固化后将裂缝封堵，起到隔离钻井液与地层流体的作用。与常规堵漏剂相比，凝胶堵漏剂具有较好的连续性和可变形性，能良好地匹配地层裂缝性、孔隙性甚至溶洞性等漏失层。温度敏感型凝胶是指受温度影响凝胶的结构变化导致其相态转变的一类凝胶，温度响应性聚合物的重要特征是具有相分离的临界温度，即聚合物溶液低于某一特定温度是单相，而高于此温度开始出现相分离，则此聚合物具有低临界溶液温度（LCST），反之，则具有高临界溶液温度（UCST）。目前凝胶堵漏剂主要为交联聚合物，或与水泥浆、桥塞颗粒复配使用。然而，交联聚合物堵漏剂自身也存在一定的局限性：一方面堵漏剂的强度不高，承压能力较低，不能有效隔断恶性漏失通道；另一方面，受到地层中温度、pH值等因素的影响，堵漏剂性能影响较大，导致现场施工时难以调控堵漏剂性能及达到堵漏效果。将温度响应型聚合物引入到钻井堵漏领域，以地层温度为响应条件，触发温敏型聚合物发生相态转变，形成强度较高的凝胶堵漏剂，是凝胶堵漏技术的一种新尝试。

目前，针对堵漏剂的相关研究和发明已有不少成果，但各类产品的作用功能和效能均不同。如专利CN105778874A公开了一种井下交联凝胶堵漏剂，该堵漏剂由高分子聚合物聚丙烯酰胺、交联剂、甘蔗渣、锯末、聚合物弹性体等材料制成，但其主要以聚合物材料为主形成的一种聚合物弹性体堵漏剂；专利CN107513134A利用甲醛、三聚氰胺和磺化剂进行反应得到中间产物，在引发剂的作用下将所述中间产物、乙烯基单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和无机材料反应，得到凝胶堵漏剂；在漏失通道内反应，将漏失通道和堵漏剂胶结为一个整体，通过控制时间而达到反应的目的；专利CN 105504158 A公开了一种在地层条件下可再交联的智能凝胶颗粒及其制备方法与应用，该智能凝胶颗粒是由丙烯酞胺，阴离子单体，阳离子单体，N, N一乙烯基毗咯烷酮，pH值调节剂，引发剂，交联剂Ⅰ，交联剂Ⅱ，稳定剂，纳米颗粒材料和水配制而成。所述智能凝胶颗粒进入地层后可再次交联形成整体化凝胶，可用于油田调剖堵水、滤失控制和/或钻完井堵漏作业中；专利CN106381138A利用丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或多种作为非离子单体，丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或多种作为阴离子单体，二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-丙烯酰胺丙基氯化铵中的一种或多种作为阳离子单体，黄原胶、羟乙基纤维素中的一种或多种作为生物多糖组分，引发剂为4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐合成的高承压无交联堵漏剂。但是，上述堵漏剂均是在一定条件下交联后形成凝胶，形成的凝胶在降温后不可逆。

目前的堵漏剂中，多是在一定条件下形成不可逆的化学交联凝胶，一是在实现温度控制方面存在不足，二是不具备降温后相态恢复的可逆交联效果。

发明内容