剪切交联敏感性堵漏剂及制备方法.pdf

本发明提供了一种用于钻井工程的剪切交联敏感性堵漏剂，该堵漏剂有如下组分：有机钛煤油溶液40～60份、改性瓜尔胶水溶液40～60份、乳化剂2～5份。其中有机钛煤油溶液为煤油与有机钛的混合物，有机钛为钛酸酯化合物中的任意一种，改性瓜尔胶水溶液是由丙烯酸胺、羟甲基丙烯酰胺单体与瓜尔胶接枝共聚而得，乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚，其制备方法为：将2～5份乳化剂加入到40～60份的有机钛煤油溶液中，搅拌均匀，缓慢加入40～60份改性瓜尔胶水溶液，在30～35℃时搅拌1小时，经胶体磨形成稳定的反相乳化液，即得到剪切交联敏感性堵漏剂成品。剪切交联敏感性堵漏剂用于钻井堵漏，在钻头水眼高剪切速率的作用下，交联剂可立即与高分子混合产生交联，形成类似塑性固体的胶凝堵塞物而快速封堵严重漏失层。

1、  一种用于钻井堵漏的剪切交联敏感性堵漏剂，其特征在于，剪切交联敏感性堵漏剂由下列重量份组份构成：
有机钛煤油溶液            40～60份
改性瓜尔胶水溶液          40～60份
乳化剂                    2～5份
其中：有机钛煤油溶液为煤油与有机钛的混合物，其中有机钛浓度(质量百分比)为0.1～1.0％，改性瓜尔胶水溶液是由丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺单体与瓜尔胶接枝共聚而得，乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚。

2、  根据权利要求1所述的剪切交联敏感性堵漏剂，其特征在于：有机钛为钛酸酯化合物：如正钛酸四异丙基酯、正钛酸双乳酸双异丙基酯、正钛酸双三乙醇胺双异丙基脂中的任意一种。

3、  根据权利要求1所述的剪切交联敏感性堵漏剂，其特征在于：改性瓜尔胶水溶液的接枝共聚过程为：用100份冷水将0.5～1.5份瓜尔胶分散、溶解，通氮气1小时，加入0.001～0.01份硫酸铈铵溶液，搅拌10分钟后，加入0.1～0.3份丙烯酰胺、0.1～0.3份羟甲基丙烯酰胺单体，在氮气保护下继续搅拌反应2小时。

4、  根据权利要求1所述的剪切交联敏感性堵漏剂，其特征在于：脂肪酸聚氧乙烯醚是由碳链长度为C₁₂～C₁₈的饱和或不饱和脂肪酸与环氧乙烷的加成产物，脂肪酸和环氧乙烷的摩尔比例为1：3～15。

5、  根据权利要求1所述的剪切交联敏感性堵漏剂，其特征在于：剪切交联敏感性堵漏剂的制备方法为，将2～5份乳化剂脂肪酸聚氧乙烯醚加入到40～60份有机钛煤油溶液中，搅拌均匀，然后在200r/min的搅拌下，缓慢加入40～60份改性瓜尔胶水溶液，在30～35℃时搅拌1小时，最后经胶体磨形成稳定的反相乳化液，即得到剪切交联敏感性堵漏剂成品。

剪切交联敏感性堵漏剂及制备方法
技术领域
本发明涉及到钻井堵漏工程领域，尤其涉及到剪切交联敏感性堵漏剂及制备方法。
背景技术
井漏是油田钻井过程中普遍存在而又十分严重的问题，它不仅影响钻井速度，而且会造成巨大的经济损失。目前国内外普遍采用的堵漏方法主要是桥塞堵漏，由于井下漏层性质(如裂缝宽度)难以准确判断，堵剂颗粒粒径与漏层裂缝宽度不匹配，往往易造成堵漏效果不佳和堵漏后发生重复性漏失。同时，桥塞堵漏在堵漏实施过程中需要起下钻，从而影响钻井作业效率。近年来，从国外堵漏材料的研究与应用状况看，化学堵漏剂发展较快。由于石油开发速度的加快，钻井面临着更加复杂多变的漏失地层，需要进一步研制开发新型的堵漏剂，以适应和满足封堵不同类型漏层的需要，以及优质快速钻井的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种在钻头水眼高剪切速率的作用下可发生交联而形成凝胶堵塞物的堵漏剂及制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
剪切交联敏感性堵漏剂由如下重量份组分构成：
有机钛煤油溶液                     40～60份
改性瓜尔胶水溶液                   40～60份
乳化剂                             2～5份
其中：有机钛煤油溶液为煤油与有机钛的混合物，有机钛浓度(质量百分比)为0.1～1.0％，改性瓜尔胶水溶液是由丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺单体与瓜尔胶接枝共聚而得，乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚。
有机钛为钛酸酯化合物：如正钛酸四异丙基酯、正钛酸双乳酸双异丙基酯、正钛酸双三乙醇胺双异丙基脂中的任意一种。
改性瓜尔胶水溶液的接枝共聚过程为：用100份冷水将0.5～1.5份瓜尔胶分散、溶解，通氮气1h，加入0.001～0.01份硫酸铈铵溶液，搅拌10分钟后，加入0.1～0.3份丙烯酰胺、0.1～0.3份羟甲基丙烯酰胺单体，在氮气保护下继续搅拌反应2小时。
脂肪酸聚氧乙烯醚是由碳链长度为C₁₂～C₁₈的饱和或不饱和脂肪酸和环氧乙烷的加成产物，脂肪酸和环氧乙烷的摩尔比例为1：3～15。
本发明的积极效果是：
1、可适合不同宽度裂缝地层和渗漏地层堵漏；
2、堵漏作业过程中无需起下钻；
3、堵漏剂在地面上不发生交联，可泵送通过任何井下工具，仅在通过钻头水眼产生高强度剪切后才能引发胶凝；
4、与各种钻井液都可以匹配。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的说明：
(1)有机钛煤油溶液的制备
有机钛作为交联剂，能将含有～OH高分子链相互联结形成一种体型结构，有机钛为钛酸酯化合物如：正钛酸四异丙基酯、正钛酸双乳酸双异丙基酯、正钛酸双三乙醇胺双异丙基酯中的任意一种，将有机钛与煤油混合形成有机钛煤油溶液，有机钛交联剂在煤油中的浓度(质量百分比)为0.1～1.0％。
(2)改性瓜尔胶水溶液的制备
改性瓜尔胶作为稠化剂，是由丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺单体与瓜尔胶接枝共聚得到，其接枝共聚过程为：用100份冷水将0.5～1.5份瓜尔胶分散、溶解，通氮气1小时，加入0.001～0.01份硫酸铈铵溶液，搅拌10分钟后，加入0.1～0.3份丙烯酰胺、0.1～0.3份羟甲基丙烯酰胺单体，在氮气保护下继续搅拌反应2小时。
(3)乳化剂的制备
脂肪酸聚氧乙烯醚由碳链长度为C_12～C₁₈的饱和或不饱和脂肪酸与环氧乙烷的加成产物，其中脂肪酸和环氧乙烷的摩尔比例为1：3～15。
(4)剪切交联敏感性堵漏剂的制备
用量筒取300mL煤油倒入烧杯中，加入1.0g正钛酸四异丙基酯，搅拌溶解，然后加入10g油酸聚氧乙烯醚，搅拌溶解。在三颈反应瓶中用200mL冷水将2.0g瓜尔胶分散、溶解，通氮气1小时，加入0.003g硫酸铈铵溶液，搅拌10分钟后，加入0.2g丙烯酰胺、0.1g羟甲基丙烯酰胺单体，在氮气保护下继续搅拌反应2小时。在搅拌条件下，将三颈反应瓶中的改性瓜尔胶水溶液慢慢加入到含有油酸聚氧乙烯醚乳化剂的煤油溶液中，形成堵漏剂产品。
实例检验结果：
在250mL水中加入7.5gNaOH，搅拌溶解，加入250g上述堵漏剂，在10000r/min的条件下搅拌15分钟，然后测定放置不同时间下凝胶强度，结果见1。
表1 放置不同时间下的凝胶强度