[发明专利]一种可降解动态聚合物堵漏材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可降解动态聚合物堵漏材料及其制备方法和应用，该材料包含：柔性动态聚脲颗粒、刚性动态聚脲颗粒、动态聚脲纤维、增粘剂、加重剂和水。本发明的可降解动态聚合物堵漏材料，柔性聚脲颗粒作为形变材料，刚性颗粒作为支撑材料，聚脲纤维作为缠绕材料，胍基与异氰酸酯反应生成的胍基脲键可以发生解离‑缔合反应，动态聚脲颗粒及纤维材料在高温高压下的井底裂缝中可以发生自粘合，颗粒和纤维之间无缝隙，实现油气田开采过程中的井底堵漏，堵漏效果良好，且可以实现微小尺寸裂缝和大尺寸裂缝封堵。

技术领域

本发明涉及一种堵漏材料，具体涉及一种可降解动态聚合物堵漏材料及其制备方法和应用。

背景技术

在钻井的过程中，随着油气勘探开发工程的不断推进，所钻探开发的地层情况愈发复杂，所遇井下事故风险加大，井漏作为一种常见而复杂的井下事故往往会导致耗费大量的作业时间，失去巨大的材料和钻井液，还可能会引发井喷、井塌等一系列的事故。复杂的井漏是个棘手的问题，而钻井用堵漏材料是钻井防漏堵漏中必不可少的重要成分，钻井防漏堵漏的成功率几乎直接取决于堵漏材料性能的优劣与适用程度。因此，选择和改进堵漏材料对油气勘探开发工程的顺利进行具有非常重要的意义。

目前，应用较广的非选择性封堵材料有环氧树脂类、酚醛树脂类等材料，众所周知，环氧树脂在密封材料中应用广泛，但其难于生物降解，其在地下形成密闭空间、提取页岩油后，解堵困难，这样就会造成地下水流淌不畅，影响地下水循环及平衡。为此，在保证该材料强度要求的基础上，需要额外加入降解剂，使其在一定的时间内降解或溶解，而在环氧树脂封堵材料中形成不规则孔洞，恢复地下水的流淌平衡和渗透，达到恢复生态平衡的目的。

当前，封堵缝储层的暂堵剂面临以下困难：(1)漏失通道宽，漏失速率大，封堵材料容易随携带液进入地层深部，难以在裂缝入口处沉积形成滤饼阻挡层，使钻井液中的固相颗粒和常规的碳酸钙类、油溶性树脂类储层保护剂对储层缝洞的封堵效果达不到储层保护要求；(2)固相大尺寸的颗粒封堵材料形成的滤饼层不够致密，结构极不稳定，达不到有效的封堵；(3)裂缝在压差作用下会发生动态变化，由于封堵材料适应性差，使己经形成的滤饼封堵层存在容易失效的风险，无法满足储层保护的要求。

为解决上述难题，智能聚合物堵漏材料受到人们广泛关注。常用的智能聚合物堵漏材料包括：形状记忆聚合物堵漏剂、智能凝胶堵漏剂、刺激-响应高分子膜堵漏材料等。形状记忆堵漏材料具有承压能力强、自适应架桥封堵、激活温度可调等优点，可适用于裂缝性漏失地层，但一般不可降解或者降解不完全；智能凝胶堵漏材料具有自适能力强、配伍性好、耐冲刷能力强和良好的可降解性等优点，可适用于封堵裂缝性和溶洞性漏失地层，但承压和耐温能力有待提高；智能膜堵漏材料具有随钻封堵性能好，协同解决漏失卡钻、坍塌和油层损害等共存技术难题等优点，适用于高渗透性和微裂缝性漏失地层，但膜材料的厚度及强度需要提高，基本不能被降解。

因此，需要研发一种具有一定力学性能且可以降解的封堵材料，满足钻井用堵漏材料的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降解动态聚合物堵漏材料及其制备方法和应用，解决了现有堵漏材料难以降解且力学性能难以达到要求的问题，堵漏剂在高温高压下的井底裂缝中可以发生自粘合，且能够在地壳裂缝高温处降解。

为了达到上述目的，本发明提供了一种可降解动态聚合物堵漏材料，该材料包含：柔性动态聚脲颗粒、刚性动态聚脲颗粒、动态聚脲纤维、增粘剂、加重剂和水。

所述柔性动态聚脲颗粒是通过以下方法获得的：将化学结构式如式(1)所示的胍基化合物、化学结构式如式(2)所示的异氰酸酯化合物A、化学结构式如式(3)所示的异氰酸酯化合物B和化学结构式如式(4)所示的氨基封端的大分子扩链剂，于有机溶剂中，在室温搅拌反应，得到柔性动态聚脲。

所述的刚性动态聚脲颗粒是通过以下方法获得的：将所述的胍基化合物、所述的异氰酸酯化合物A和所述的氨基封端的大分子扩链剂，于有机溶剂中，在室温搅拌反应，得到刚性动态聚脲。