專利名稱：一種防返吐堵漏劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井工程中的堵漏劑及其制備方法和應(yīng)用。更具體地說，本發(fā)明涉及一種可有效提高封堵層的防反排能力的防返吐堵漏劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
井漏的處理是石油鉆井中的難點，井漏既耗費鉆井時間，又損失鉆井液，增加鉆井成本，甚至可誘發(fā)卡鉆、井噴等一系列嚴重的復(fù)雜問題。橋接堵漏技術(shù)處理井漏，因其使用方便，施工安全，得以推廣使用。橋接堵漏材料一般為顆粒狀、片狀和纖維狀材料。在堵漏作業(yè)中，這三類材料以適當(dāng)?shù)谋壤⒓壟鋸?fù)合使用。CN101089116A公開了一種鉆井液用自適應(yīng)防漏堵漏劑，由預(yù)交聯(lián)聚合物顆粒、植物纖維等組成，自適應(yīng)防漏堵漏劑通過各組分之間的協(xié)同效應(yīng)，形成了封堵率高、填充加固能力強的封堵層。CN1064096A公開了一種由刨花楠粉、腐值酸鉀、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺和海帶粉等高分子聚合物組成的鉆井堵漏劑，遇水后能迅速發(fā)生交聯(lián)熟化反應(yīng)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)對漏失通道的堵塞。但是，橋接堵漏材料往往忽視了材料所形成的封堵層的抗反排能力，惰性的橋接材料之間一般沒有膠結(jié)能力，正向承壓可將橋接材料擠入裂縫的尖端，使封堵層具有一定的正向承壓能力，但在起鉆、停泵等生產(chǎn)過程中，由于激動壓力等因素的影響，漏層處形成一定的負壓，在地層壓力作用下堵漏材料發(fā)生“返吐”，漏失通道重新打開，堵漏作業(yè)失敗。如在某某地區(qū)，已鉆的22 口井中有17 口井發(fā)生了不同程度的井漏，漏失次數(shù)多達62次，井漏發(fā)生后多采用橋接堵漏，其中多口井堵漏施工后頻繁出現(xiàn)堵漏材料“返吐”，重復(fù)堵漏，反復(fù)漏失問題，嚴重滯約了生產(chǎn)進度，增加了鉆井風(fēng)險，需要解決堵漏材料的“返吐”難題。

橋接材料形成的封堵層抗返排能力差，一旦井底壓力發(fā)生波動，橋接材料極易“返吐”，致使堵漏作業(yè)失敗。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服橋接堵漏存在的“堵后返吐”性漏失的缺陷，提高封堵層的抗“返吐”能力，本發(fā)明申請人經(jīng)過調(diào)研和室內(nèi)大量實驗，開發(fā)出一種新型的架橋顆粒材料，替代傳統(tǒng)的架橋材料，與常規(guī)封堵、充填材料合理配伍出橋接防返吐堵漏劑，從根本上解決“井漏返吐”問題。本發(fā)明之一的防返吐堵漏劑是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明的防返吐堵漏劑按重量份數(shù)比由以下組分組成:改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂20-30;超細碳酸鈣10-20 ；纖維水鎂石15-25 ；非滲透劑NPL-235-55。在具體實施中，
所述改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂為改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹石英砂構(gòu)成，其中改性自乳化環(huán)氧樹脂和石英砂的重量比為:改性自乳化環(huán)氧樹脂占2-50% ;石英砂占50-98%。所述改性自乳化環(huán)氧樹脂由環(huán)氧樹脂分子上引入強親水基團制成。所述的環(huán)氧樹脂分子為雙酚A型環(huán)氧樹脂；所述的強親水基團選自下列物質(zhì)之一:羧基、磺酸基、羥基、氨基、酰胺基、醚基或磺?；?，其中優(yōu)選為羧基；所述的強親水基團通過常規(guī)的自由基接枝改性法引入到環(huán)氧樹脂分子鏈中。所述的超細碳酸鈣顆粒過320目篩。所述的超細碳酸鈣、纖維水鎂石、非滲透劑NPL-2均為市售處理劑。本發(fā)明之二的防返吐堵漏劑的制備方法是這樣實現(xiàn)的:所述的制備方法包括如下步驟:(I)先采用自由基接枝改性法對雙酚A型環(huán)氧樹脂進行水化改性，得到改性自乳化環(huán)氧樹脂；(2)隨后取10-30目石英砂，并將其加熱至80_200°C ；(3)在機械攪拌中，向熱的石英砂中加入改性自乳化環(huán)氧樹脂，持續(xù)攪拌100-120分鐘；

(4)逐漸降低石英砂和改性自乳化環(huán)氧樹脂混合物溫度至40-120°C，降溫過程中加入潛伏型固化劑(固化劑占改性自乳化環(huán)氧樹脂質(zhì)量的16-22% )、潤滑劑(潤滑劑占改性自乳化環(huán)氧樹脂質(zhì)量的3-7% )，并攪拌90-120分鐘后，冷卻上述混合物，粉碎后即為改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂；(5)然后將改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂與超細碳酸鈣、纖維水鎂石及非滲透劑NPL-2按比例通過機械攪拌混合均勻。在上述的第(I)步驟中，通過自由基接枝改性法向環(huán)氧樹脂分子鏈中引入了羧酸、磺酸等功能性基團。自由基接枝改性法是利用雙酚A型環(huán)氧樹脂分子鏈中的亞甲基活性較大，在過氧化苯甲酰作用下形成自由基，與丙烯酸、馬來酸酐等單體共聚，達到將強親水基團羧基接枝到環(huán)氧樹脂分子鏈中的目的，再將羧酸基團中和成羧酸鹽后就可制得能自乳化的環(huán)氧樹脂。改性自乳化環(huán)氧樹脂具有彈塑性，可增大顆粒間的接觸面，從而提高砂巖顆粒的承壓能力；該樹脂具有一定的水乳性，在水溶液中顆粒之間可以很好的粘結(jié)，粘結(jié)作用增強了由其形成的封堵層的防“返吐”能力。在上述的第(4)步驟中，所述的固化劑選自:多元胺，改性多元胺，酸酐，酚醛樹月旨、聚酯樹脂、氨基樹脂、聚硫橡膠、聚酰胺、聚乙烯醇，叔胺，咪唑，BF3。其中，多元胺的分子式為CnHm(NH2) k，2 < η < 18，m+k = 2n+l，其中m、n、k均為自然數(shù)；改性多元胺的分子式為CnHm(NH2) kRr，2 < η < 18，其中m+k+r = 2n+l，m、n、k、r均為自然數(shù)，R為烷基基團；酸酐為乙酸酐；所述的潤滑劑為硅烷偶聯(lián)劑或者硬脂酸鈣((C17H35COO) 2Ca)。其中，硅烷偶聯(lián)劑可以選自 KH550、KH560、KH570、KH792、DL602 或 DL171，優(yōu)先選用 KH550。本發(fā)明之三的防返吐堵漏劑的應(yīng)用是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明的防返吐堵漏劑可與任意鉆井液體系配伍使用。具體實施中，可以在所述的鉆井液基漿100重量份加入3 22份、優(yōu)選3 12份的防返吐堵漏劑。本發(fā)明的防返吐堵漏劑可有效提高封堵層的防反排能力。在室內(nèi)試驗中，以基漿為100重量份，在基漿中加入3 22份的防返吐堵漏劑，其抗返排能力可提高2 3.5MPa。石油鉆井行業(yè)中橋接堵漏適用的漏失，皆可使用該防返吐堵漏劑進行封堵；不宜采用傳統(tǒng)橋接材料封堵的“堵后返吐”性漏失，采用該防返吐劑尤為有效。而且該劑可與任意鉆井液體系配伍使用，使用環(huán)境寬松，經(jīng)濟成本適中。因此，本發(fā)明防返吐堵漏劑的具體作用效果可歸納為:I有效提高封堵層的防反排能力，對于“堵后返吐”性漏失具有良好的堵漏作用。2減少由于鉆井施工中引起的激動壓力等造成的橋接材料返排發(fā)生“復(fù)漏”的風(fēng)險。3與各種鉆井液體系有良好的配伍性。
具體實施例方式實施例1在IL高溫高壓反應(yīng)釜中加入IOOg雙酚A型環(huán)氧樹脂，如
權(quán)利要求
1.一種防返吐堵漏劑，其特征在于，所述的防返吐堵漏劑按重量份數(shù)比由以下組分組成: 改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂20-30 ； 超細碳酸鈣10-20 ； 纖維水鎂石15-25 ； 非滲透劑NPL-235-55。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防返吐堵漏劑，其特征在于: 所述改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂為改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹石英砂構(gòu)成，其中改性自乳化環(huán)氧樹脂和石英砂的重量比為:改性自乳化環(huán)氧樹脂占2-50% ;石英砂占50-98%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防返吐堵漏劑，其特征在于: 所述改性自乳化環(huán)氧樹脂由環(huán)氧樹脂分子上引入強親水基團制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防返吐堵漏劑，其特征在于: 所述的環(huán)氧樹脂分子為雙酚A型環(huán)氧樹脂； 所述的強親水基團選自下列物質(zhì)之一:羧基、磺酸基、羥基、氨基、酰胺基、醚基或磺酰基; 所述的強親水基團通過自由基接枝改性法引入到環(huán)氧樹脂分子鏈中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防返吐堵漏劑，其特征在于: 所述的強親水基團為羧基； 所述的超細碳酸鈣顆粒過320目篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的防返吐堵漏劑，其特征在于: 所述的防返吐堵漏劑是通過下述的方法制備的: (1)先采用自由基接枝改性法對雙酚A型環(huán)氧樹脂進行水化改性，得到改性自乳化環(huán)氧樹脂； (2)隨后取10-30目石英砂，并將其加熱至80-200°C； (3)在機械攪拌中，向熱的石英砂中加入改性自乳化環(huán)氧樹脂，持續(xù)攪拌100-120分鐘； (4)逐漸降低石英砂和改性自乳化環(huán)氧樹脂混合物溫度至40-120°C，降溫過程中加入占改性自乳化環(huán)氧樹脂質(zhì)量的16-22%的潛伏型固化劑、占改性自乳化環(huán)氧樹脂質(zhì)量的3-7%的潤滑劑，并攪拌90-120分鐘后，冷卻上述混合物，粉碎后即為改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂； (5)然后將改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂與超細碳酸鈣、纖維水鎂石及非滲透劑NPL-2按比例通過機械攪拌混合均勻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6之一的防返吐堵漏劑的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括如下步驟: (1)先采用自由基接枝改性法對雙酚A型環(huán)氧樹脂進行水化改性，得到改性自乳化環(huán)氧樹脂； (2)隨后取10-30目石英砂，并將其加熱至80-200°C； (3)在機械攪拌中， 向熱的石英砂中加入改性自乳化環(huán)氧樹脂，持續(xù)攪拌100-120分鐘；(4)逐漸降低石英砂和改性自乳化環(huán)氧樹脂混合物溫度至40-120°C，降溫過程中加入占改性自乳化環(huán)氧樹脂質(zhì)量的16-22 %的潛伏型固化劑、占改性自乳化環(huán)氧樹脂質(zhì)量的3-7%的潤滑劑，并攪拌90-120分鐘后，冷卻上述混合物，粉碎后即為改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂； (5)然后將改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂與超細碳酸鈣、纖維水鎂石及非滲透劑NPL-2按比例通過機械攪拌混合均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的防返吐堵漏劑的制備方法，其特征在于: 所述的固化劑選自:多元胺，改性多元胺，酸酐，酚醛樹脂、聚酯樹脂、氨基樹脂、聚硫橡膠、聚酰胺、聚乙烯醇，叔胺，咪唑，BF3，其中: 多元胺的分子式為CnHm(NH2) k，2 < η < 18，m+k = 2n+l，其中m、n、k均為自然數(shù)； 改性多元胺的分子式為CnHm(NH2) kRr, 2 < η < 18,其中m+k+r = 2n+l, m、n、k、r均為自然數(shù)，R為烷基基團； 酸酐為乙酸酐； 所述的潤滑劑為硅烷偶聯(lián)劑或者硬脂酸鈣。
9.按權(quán)利要求1 6之一的防返吐堵漏劑在石油鉆井過程中的應(yīng)用，其特征在于: 所述的防返吐堵漏劑可與任意鉆井液體系配伍使用。
10.按權(quán)利要求7的防返吐堵漏劑的應(yīng)用，其特征在于: 在所述的鉆井液基漿100重量份加入3 22份的防返吐堵漏劑。
全文摘要
本發(fā)明為一種防返吐堵漏劑及其制備方法和應(yīng)用。所述的防返吐堵漏劑按重量份數(shù)比由以下組分組成改性自乳化環(huán)氧樹脂包裹砂20-30；超細碳酸鈣10-20；纖維水鎂石15-25；非滲透劑NPL-2 35-55。本發(fā)明的防返吐堵漏劑堵漏效果顯著，能有效提高封堵層的防反排能力，可與任意鉆井液體系配伍使用，使用環(huán)境寬松，而且經(jīng)濟成本適中，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號C09K8/44GK103087687SQ201110335488
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者石秉忠, 徐江, 張國, 梅春桂, 劉金華, 劉四海 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院