本發(fā)明涉及石油鉆井堵漏劑領(lǐng)域，進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種三防閥固結(jié)堵漏劑、制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：目前處理井漏的堵漏材料和方法較多，對(duì)于中小型孔洞型漏失的堵漏取得了較好效果，但是對(duì)于大裂縫、溶洞及漏層中含有活躍油氣水的惡性井漏還遠(yuǎn)未成熟，這類漏層的封堵難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①部分裂縫發(fā)育地層應(yīng)力敏感性極強(qiáng)，易在井筒壓力波動(dòng)下開啟與閉合，堵漏材料易被壓碎或返吐造成封堵失效，引發(fā)重復(fù)性漏失；②在橋接堵漏漿配制過(guò)程中，高密度、大顆粒橋接材料難以懸浮，容易在配漿罐中發(fā)生沉降，堵漏漿性能難以保證；③裂縫與溶洞的漏失通道大、漏速快，堵漏漿滯留難；④很多大尺度裂縫與溶洞中含有活躍的油、氣、水等流體，堵漏漿容易與地層流體竄混、被沖釋，堵漏漿難以固結(jié)，強(qiáng)度無(wú)法保證；⑤部分漏層井筒液柱壓力與地層孔隙壓力形成的壓差大，可達(dá)15MPa以上，對(duì)封堵層有著較高的承壓要求；⑥深井裂縫溶洞漏層溫度高(120-150℃)，現(xiàn)有的橋接和凝膠類堵漏材料抗溫?zé)o法滿足需要，橋接材料高溫下容易炭化，凝膠材料高溫下易分解失效。在實(shí)際施工中，所遇到的惡性漏失經(jīng)常是兩種或兩種以上的難點(diǎn)共存，使得堵漏工作更加困難。針對(duì)惡性漏失，目前80％以上采用橋接堵漏技術(shù)，，以核桃殼、云母、鋸末為主，抗溫小于120℃、抗壓小于6MPa，除非大量堵漏材料堆積，否則很難大幅度提高地層的承壓能力，同時(shí)抗反排能力差，易返吐造成堵漏失效。適應(yīng)性較差，當(dāng)顆粒粒徑較大時(shí)，造成閉門現(xiàn)象， 顆粒粒徑較小時(shí)，難以架橋封堵；尤其對(duì)于高溫地層，堵漏材料直接炭化，堵漏效果差。其次，采用的水泥堵漏技術(shù)，存在密度差、滯留和竄混問(wèn)題，周期長(zhǎng)，存在較大的施工風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于大裂縫、溶洞及漏層中含有活躍油氣水的惡性漏失，現(xiàn)用的堵漏技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足惡性漏失的堵漏要求，有必要從裂縫與溶洞地層漏失機(jī)理出發(fā)，解決堵漏漿中大顆粒材料的懸浮問(wèn)題，堵漏漿與地層流體的竄混問(wèn)題，堵漏材料的抗高溫、抗高壓?jiǎn)栴}，以及裂縫復(fù)漏問(wèn)題，大幅度提高堵漏漿的抗溫性及封堵層的承壓能力，最終提高惡性漏失堵漏成功率，降低鉆井復(fù)雜情況，保障油氣勘探開發(fā)安全高效進(jìn)行。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種三防閥固結(jié)堵漏劑及應(yīng)用。可以解決堵漏材料的抗高溫、抗高壓?jiǎn)栴}，以及裂縫復(fù)漏問(wèn)題，大幅度提高堵漏漿的抗溫性及封堵層的承壓能力，最終提高惡性漏失堵漏成功率。本發(fā)明的目的之一是提供一種三防閥固結(jié)堵漏劑。該堵漏劑包括：凍膠溶液和化學(xué)固結(jié)堵漏漿；所述凍膠溶液與化學(xué)固結(jié)堵漏漿的體積比為1：2-3，所述凍膠溶液中凍膠單劑的含量為0.5-1wt％；所述凍膠單劑的制備方法包括以下步驟：(1)將氫氧化鈉水溶液滴加至烯類單體與酰胺類單體溶液中，冷卻至常溫后，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，得到待聚合液；(2)將分散劑和有機(jī)溶劑混合使所述分散劑充分溶解，然后在惰性氣體保護(hù)下加入海藻酸鹽，通入氮?dú)?，升溫?0-85℃，滴入步驟(1)得到的待聚合液進(jìn)行反應(yīng)；(3)過(guò)濾、干燥得到所述凍膠單劑；所述化學(xué)固結(jié)堵漏漿由礦渣、水泥、膨潤(rùn)土和石膏復(fù)配而成。其中，所述凍膠單劑是在海藻酸鹽的基礎(chǔ)上，引入烯類與酰胺類單體與之通過(guò)接枝、聚合、交聯(lián)等方式，采用水溶液聚合法，增加分子鏈剛性，制備了新型凍膠，提高了海藻酸鹽的抗溫性能。本發(fā)明還提供所述堵漏劑在處理井漏中的應(yīng)用，其中，以凍膠溶液的重量計(jì)，所述堵漏劑中凍膠單劑的用量為0.5-1wt％。本發(fā)明的堵漏劑利用凍膠具備的粘彈特性，驅(qū)離漏失通道中的油氣水，隔斷油氣水對(duì)堵漏漿性能的影響；并且基于凍膠可反應(yīng)基團(tuán)與高價(jià)金屬離子交聯(lián)增稠、滯留的原理，優(yōu)化凍膠及化學(xué)固結(jié)漿的配比，形成抗高溫、強(qiáng)滯留的三防閥固結(jié)堵漏配方，解決堵漏漿在裂縫與溶洞中與活躍流體的竄混及被沖稀問(wèn)題。本發(fā)明的堵漏劑粘度可達(dá)25萬(wàn)mPa·s，抗溫達(dá)180℃，利于在大裂縫及溶洞中滯留，抗油水壓差大于50MPa/100m，氣密封強(qiáng)度大于28MPa/100m，固結(jié)物強(qiáng)度大于25MPa。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供一種三防閥固結(jié)堵漏劑，該堵漏劑包括：凍膠和化學(xué)固結(jié)堵漏漿；所述凍膠溶液與化學(xué)固結(jié)堵漏漿的體積比為1：2-3；優(yōu)選為1：2-2.5；若凍膠溶液和化學(xué)固結(jié)堵漏漿的體積配比不合適，封堵墻承壓效果較差；所述凍膠溶液由凍膠單劑在水中溶解而成，所述凍膠溶液中凍膠單劑的含量為0.5-1wt％；所述凍膠單劑的制備方法包括以下步驟：(1)將氫氧化鈉水溶液滴加至烯類單體與酰胺類單體溶液中，冷卻至常溫后，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，得到待聚合液；(2)將分散劑和有機(jī)溶劑混合使所述分散劑充分溶解，然后在惰性氣體保護(hù)下加入海藻酸鹽，通入氮?dú)猓郎刂?0-85℃，滴入步驟(1)得到的待聚合液進(jìn)行反應(yīng)；(3)過(guò)濾、干燥得到所述凍膠單劑；所述化學(xué)固結(jié)堵漏漿由礦渣、水泥、膨潤(rùn)土和石膏復(fù)配而成。優(yōu)選地，所述烯類單體為丙烯酸、丙烯酸乙酯和丙烯腈中的至少一種；所述酰胺類單體為甲基丙稀酰胺、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一種。優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化苯甲酰和二乙三胺中的至少一種；所述引發(fā)劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、異丙苯過(guò)氧化氫和偶氮二異丁腈中的至少一種；所述分散劑為失水山梨醇硬脂酸單酯、十八氨基丙胺和硬脂酸單甘油酯中的至少一種；所述有機(jī)溶劑為環(huán)己烷、1，1-二氯乙烷和3-甲基-1-丁醇中的至少一種。優(yōu)選地，以待聚合液的總量為基準(zhǔn)，所述氫氧化鈉水溶液的用量為0.1-1wt％，所述烯類單體與酰胺類單體溶液的用量為6-10wt％，所述交聯(lián)劑的用量為0.1-0.2wt％，所述引發(fā)劑的用量為1-1.5wt％。優(yōu)選地，步驟(1)中，烯類單體與酰胺類單體的用量摩爾比為1：1-2。優(yōu)選地，步驟(2)中，所述充分溶解的條件包括：攪拌條件下加熱至40-60℃。優(yōu)選地，步驟(2)中，所述反應(yīng)的條件包括：溫度為70-85℃，時(shí)間為1-5小時(shí)。優(yōu)選地，步驟(2)中，相對(duì)于待聚合液的用量，所述分散劑的用量為0.1-0.2wt％，所述有機(jī)溶劑的用量為70-80wt％，所述海藻酸鹽的用量為6-10wt％。優(yōu)選地，以所述化學(xué)固結(jié)堵漏漿的總量計(jì)，所述礦渣的含量為40-50wt％、所述水泥的含量為20-30wt％、所述膨潤(rùn)土的含量為20-30wt％，所述石膏的含量為10-20wt％。本發(fā)明提供堵漏劑在處理井漏中的應(yīng)用，其中，以凍膠溶液的重量計(jì)，所述堵漏劑中凍膠單劑的用量為0.5-1.0wt％。堵漏液的濃度過(guò)低，粘度過(guò)低，不利于懸浮堵漏材料和加重材料，濃度過(guò)高，粘度過(guò)高，配制困難， 泵送困難，不利于堵漏施工，且成本增加。本發(fā)明的堵漏劑粘度可達(dá)25萬(wàn)mPa·s，抗溫達(dá)180℃，利于在大裂縫及溶洞中滯留，抗油水壓差大于50MPa/100m，氣密封強(qiáng)度大于28MPa/100m，固結(jié)物強(qiáng)度大于25MPa。下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明中，測(cè)試采用以下方法：1、粘度及抗溫采用HAAKERS6000型流變儀測(cè)試，采用PZ36轉(zhuǎn)子，實(shí)驗(yàn)參數(shù)：25～200℃，升溫60min；控制應(yīng)變模式：應(yīng)變?chǔ)茫?，ω＝1rad/s。2、抗油水壓差及氣密封強(qiáng)度采用可視化砂床濾失儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試出的數(shù)據(jù)換算成100m下的強(qiáng)度。3、固結(jié)物強(qiáng)度是在增壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)24h后，采用抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，可參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T19139-2012)。測(cè)試?yán)?通過(guò)流變性實(shí)驗(yàn)，測(cè)定凍膠在不同濃度下的流變性，結(jié)果如表1所示。其中，流變性測(cè)定方法為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。由表1可以看出，以凍膠溶液的重量計(jì)，當(dāng)凍膠單劑加入量超過(guò)1wt％后，流變性變得很差，無(wú)法應(yīng)用，因此，以凍膠溶液的重量計(jì)，凍膠單劑的用量為0.5-1.0wt％。表1實(shí)施例1將烯類與酰胺類單體溶液10ml，邊攪拌邊滴加一定濃度的氫氧化鈉水溶液，得到部分烯類與酰胺類單體中和的水溶液，冷卻至常溫，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，充分溶解，調(diào)節(jié)成一定濃度的待聚合液。在裝有回流冷凝管、溫度計(jì)、電動(dòng)攪拌和N2導(dǎo)管的250ml四口燒瓶中加入失水山梨醇硬脂酸單酯和150mI環(huán)已烷作為油相，水浴加熱到45℃，攪拌30min使失水山梨醇硬脂酸單酯充分溶解。加入海藻酸鹽，通入氮?dú)猓郎刂练磻?yīng)溫度75℃，再用滴液漏斗滴入配好的待聚合液，繼續(xù)攪拌，在一定的反應(yīng)溫度和攪拌速度下反應(yīng)三個(gè)半小時(shí)，得到反應(yīng)產(chǎn)物。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾，回收濾液中的分散介質(zhì)，然后干燥(80℃下干燥10小時(shí))，得到淡黃色的顆粒狀聚合物凍膠?；瘜W(xué)固結(jié)堵漏漿由礦渣、水泥、膨潤(rùn)土和石膏復(fù)配而成，復(fù)配重量比例為45：25：20：10。將凍膠溶液與化學(xué)固結(jié)堵漏漿按體積比1:2混合，反應(yīng)較充分，得到堵漏劑A。實(shí)施例2將烯類與酰胺類單體溶液10ml，邊攪拌邊滴加一定濃度的氫氧化鈉水溶液，得到部分烯類與酰胺類單體中和的水溶液，冷卻至常溫，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，充分溶解，調(diào)節(jié)成一定濃度的待聚合液。在裝有回流冷凝管、溫度計(jì)、電動(dòng)攪拌和N2導(dǎo)管的250ml四口燒瓶中加入失水山梨醇硬脂酸單酯和150mI環(huán)已烷作為油相，水浴加熱到45℃，攪拌30min使失水山梨醇硬脂酸單酯充分溶解。加入海藻酸鹽，通入氮?dú)?，升溫至反?yīng)溫度75℃，再用滴液漏斗滴入配好的待聚合液，繼續(xù)攪拌，在一定的反應(yīng)溫度和攪拌速度下反應(yīng)三個(gè)半小時(shí)，得到反應(yīng)產(chǎn)物。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾，回收濾液中的分散介質(zhì)，然后干燥(80℃下干燥10小時(shí))，得到淡黃色的顆粒狀聚合物凍膠?；瘜W(xué)固結(jié)堵漏漿由礦渣、水泥、膨潤(rùn)土和石膏復(fù)配而成，復(fù)配重量比例為40：20：20：20。將凍膠溶液與化學(xué)固結(jié)堵漏漿按體積比1:2.5混合，反應(yīng)較充分，得到堵漏劑B。實(shí)施例3將烯類與酰胺類單體溶液10ml，邊攪拌邊滴加一定濃度的氫氧化鈉水溶液，得到部分烯類與酰胺類單體中和的水溶液，冷卻至常溫，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，充分溶解，調(diào)節(jié)成一定濃度的待聚合液。在裝有回流冷凝管、溫度計(jì)、電動(dòng)攪拌和N2導(dǎo)管的250ml四口燒瓶中加入失水山梨醇硬脂酸單酯和150mI環(huán)已烷作為油相，水浴加熱到45℃，攪拌30min使失水山梨醇硬脂酸單酯充分溶解。加入海藻酸鹽，通入氮?dú)?，升溫至反?yīng)溫度75℃，再用滴液漏斗滴入配好的待聚合液，繼續(xù)攪拌，在一定的反應(yīng)溫度和攪拌速度下反應(yīng)三個(gè)半小時(shí)，得到反應(yīng)產(chǎn)物。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾，回收濾液中的分散介質(zhì)，然后干燥(80℃下干燥10小時(shí))，得到淡黃色的顆粒狀聚合物凍膠?；瘜W(xué)固結(jié)堵漏漿由礦渣、水泥、膨潤(rùn)土和石膏復(fù)配而成，復(fù)配重量比例為40：25：25：10。將凍膠溶液與化學(xué)固結(jié)堵漏漿按體積比1:2.2混合，反應(yīng)較充分，得到堵漏劑C。實(shí)施例4與實(shí)施例1的條件相同，不同的是，將凍膠溶液與化學(xué)固結(jié)堵漏漿按體積比1:3混合，得到堵漏劑D。對(duì)比例1與實(shí)施例1的條件相同，不同的是，化學(xué)固結(jié)堵漏漿由礦渣、水泥、膨潤(rùn)土和石膏復(fù)配而成，復(fù)配重量比例為45：25：20：10。不加入凍膠。制得堵漏劑E。對(duì)比例2與實(shí)施例1條件相同，不同的是，將凍膠與化學(xué)固結(jié)堵漏漿按體積比2:1混合，發(fā)現(xiàn)有部分凍膠溶液未反應(yīng)，難以制得堵漏劑。對(duì)比例3與實(shí)施例1條件相同，不同的是，將凍膠與化學(xué)固結(jié)堵漏漿按體積比1:1混合，發(fā)現(xiàn)有少許凍膠溶液未反應(yīng)，難以制得堵漏劑。測(cè)試?yán)?測(cè)定堵漏劑A-D的性能進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3所示。性能參數(shù)堵漏劑A堵漏劑B堵漏劑C堵漏劑D堵漏劑E粘度(萬(wàn)mPa·S)2625.525.82515抗溫(℃)180185180180150抗油水壓差(MPa/100m)5752555025氣密封強(qiáng)度(MPa/100m)3129302815固結(jié)物強(qiáng)度(MPa)2926282511由表3數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的堵漏劑具有較高的粘度、抗溫、抗油水壓差、氣密封強(qiáng)度和固結(jié)物強(qiáng)度。由堵漏劑D的性能參數(shù)可以看出，凍膠與化學(xué)固結(jié)堵漏漿的體積比為1:2-2.5是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3