一種凝膠堵漏劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于井筒堵漏技術領域，具體涉及一種凝膠堵漏劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]井漏是鉆井工程中，工作流體漏失到地層中的一種井下復雜情況，是鉆井作業中最普遍，最常遇到的復雜難題之一。鉆井作業中，一旦發生漏失，不止延誤鉆井時間，損失鉆井液，破壞油氣層，影響地質錄井工作的正常進行，而且還可能造成井壁失穩從而引發井塌、卡鉆、井噴等一系列復雜情況與事故，處理不當的話還會導致井眼報廢。
[0003]在鉆井工程防漏堵漏過程中，堵漏材料是不可缺少的物質材料。目前，國內外的堵漏材料有很多種，根據其不同的作用機理，主要分為暫堵材料、橋接堵漏材料、高失水堵漏材料、軟(硬)塞堵漏材料、無機凝膠堵漏材料等。然而，現有的堵漏材料存在以下缺陷:1、堵漏過程中堵漏劑自身的可變性較大，稍微大于漏層孔隙或裂縫，與裂縫形狀不匹配的材料顆粒不宜進入，就會在漏層切面口形成堆積，無法完全進入到漏層內或裂隙內；2、堵漏的材料不具有理想中的膨脹性和產生的膨脹量較小，容易造成堵漏效果不明顯和發生重復性漏失。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種凝膠堵漏劑。該凝膠堵漏劑具有較高的吸水和保水功能，遇水膨脹具有一定的粘度和膨脹性，并形成具有一定強度的彈性凝膠，具有良好的抗溫性、抗鹽性和穩定性，對鉆井液性能無任何影響。凝膠堵漏劑使用時先與水混合形成堵漏漿液，在受壓的情況下，堵漏漿液易進入裂縫或巖石孔隙的漏層內，滯留并產生堵塞，堵漏漿液中的棉絲迅速抱團，聚丙烯酸鈉迅速膨脹，二者快速形成架橋，使堵漏漿液在縫隙及巖石孔隙內慢慢停止流動，隨后丙烯酰胺在引發劑過硫酸銨的作用下，發生連鎖聚合反應，并在交聯劑甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的作用下凝結成堅硬的固體物，與漏層巖石膠結合在一起，增強了堵漏效果，提高了漏失地層的強度。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種凝膠堵漏劑，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成:聚丙烯酸鈉4%?8%，棉絲15%?25%，過硫酸銨0.05%?0.1%，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨1%?5%，木粉15%?25%，余量為丙烯酰胺。
[0006]上述的一種凝膠堵漏劑，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成:聚丙烯酸鈉
5%?7 %，棉絲18 %?22 %，過硫酸銨0.07 %?0.1 %，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨2%?4%，木粉18%?22%，余量為丙烯酰胺。
[0007]上述的一種凝膠堵漏劑，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成:聚丙烯酸鈉
6%，棉絲20 %，過硫酸銨0.08 %，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨3 %，木粉20 %，余量為丙烯酰胺。
[0008]上述的一種凝膠堵漏劑，其特征在于，所述棉絲的長度不大于3mm。
[0009]上述的一種凝膠堵漏劑，其特征在于，所述木粉的粒度為20目?100目。
[0010]另外，本發明還公開了一種制備上述凝膠堵漏劑的方法，其特征在于，該方法包括:將木粉和棉絲加入混料機中攪拌5min?15min，然后向所述混料機中加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，攪拌均勻后再加入聚丙烯酸鈉、丙烯酰胺和過硫酸銨，在20°C?30°C下攪拌15min?20min，得到凝膠堵漏劑。
[0011]使用本發明凝膠堵漏劑時，先將凝膠堵漏劑與水按照(I?1.5):1的質量比混合均勻得到堵漏漿液，然后將堵漏漿液注入漏層。
[0012]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0013]1、本發明的凝膠堵漏劑具有較高的吸水和保水功能，遇水膨脹具有一定的粘度和膨脹性，并形成具有一定強度的彈性凝膠，具有良好的抗溫性、抗鹽性和穩定性，對鉆井液性能無任何影響。
[0014]2、本發明的凝膠堵漏劑使用時先與水混合形成堵漏漿液，在受壓的情況下，堵漏漿液易進入裂縫或巖石孔隙的漏層內，滯留并產生堵塞，堵漏漿液中的棉絲迅速抱團，聚丙烯酸鈉迅速膨脹，二者快速形成架橋，使堵漏漿液在縫隙及巖石孔隙內慢慢停止流動，隨后丙烯酰胺在引發劑過硫酸銨的作用下，發生連鎖聚合反應，并在交聯劑甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的作用下凝結成堅硬的固體物，與漏層巖石膠結合在一起，增強了堵漏效果，提高了漏失地層的強度。
[0015]3、與傳統的堵漏材料相比，本發明的凝膠堵漏劑的化學劑量用量少，施工簡單方便，具有很好的堵漏能力。
[0016]4、本發明的凝膠堵漏劑具有可控膨脹性能力，滿足了堵漏劑的使用要求，同時實現了強度大，抗溫抗鹽性好的功效。
[0017]5、本發明的凝膠堵漏劑制備方法簡單，先將木粉和棉絲加入混料機中攪拌，然后向混料機中加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨攪拌，攪拌過程中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨發揮交聯劑的作用，穩定保持木粉和棉絲之間的孔隙，使兩者之間保持可控的距離。
[0018]下面通過實施例，對本發明技術方案做進一步的詳細說明。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]本實施例凝膠堵漏劑，由以下重量百分比的原料制成:聚丙烯酸鈉6%，棉絲20 %，過硫酸銨0.08 %，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨3 %，木粉20 %，余量為丙烯酰胺；所述棉絲的長度不大于3mm ;所述木粉的粒度為20目?80目。
[0021]本實施例凝膠堵漏劑的制備方法包括:將木粉和棉絲加入混料機中攪拌lOmin，然后向所述混料機中加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，攪拌均勻后再加入聚丙烯酸鈉、丙烯酰胺和過硫酸銨，在25°C下攪拌18min，得到凝膠堵漏劑。
[0022]使用本實施例凝膠堵漏劑時，先將凝膠堵漏劑與水按照(I?1.5):1的質量比混合均勻得到堵漏漿液，然后按照常規注漿工藝將堵漏漿液注入漏層。
[0023]對某天然氣探井漏層進行堵漏:
[0024]天然氣探井:設計井深3310米，現井深1520米，漏層位置1510米，漏失量>30m3/h ;泥漿性能:比重1.15，漏斗粘度122秒，失水量8mL/30min。
[0025]已采取的堵漏方法:該井漏歷時27天，把目前市場上所有堵漏材料和技術都用遍了，堵漏材料花費45萬，但均未堵住。
[0026]原堵漏失敗原因:裂隙太大，所有堵漏劑在漏層中都不能靜止下來，而是隨著泥漿流入地層深處。
[0027]采用本實施例凝膠堵漏劑對該天然氣探井進行堵漏，具體過程如下:
[0028]1、清洗泥漿罐，在泥漿罐內加30m3水；
[0029]2、向井內下鉆(不下鉆頭)，同時向裝有水的泥漿罐內加30噸凝膠堵漏劑，配成堵漏漿液；
[0030]3、向井內注入堵漏漿液，注完后再注入Sm3水沖洗注漿管路；
[0031 ] 4、注完水后起鉆700米，關上封井器，再用泥漿泵蹩進10噸泥漿，蹩壓讓堵漏漿液盡可能多的進入漏層，承壓能達5兆帕；
[0032]5、隨后起鉆，靜止堵漏20小時后下鉆鉆進，井口泥漿返漿恢復正常；
[0033]6、該井直到完鉆，仍未發生漏失，堵漏成功。
[0034]本實施例凝膠堵漏劑堵漏成功原因剖析:
[0035]1、調低堵漏劑膠結時間，由原來的12小時降到9小時；
[0036]2、堵漏漿液在向裂隙流動時變稠，繼而失去流動性，接著形成強度大于水泥的固體，與裂隙牢固的膠結在一起，從而阻止了泥漿在裂隙漏失。
[0037]實施例2
[0038]本實施例凝膠堵漏劑，由以下重量百分比的原料制成:聚丙烯酸鈉8%，棉絲15%，過硫酸銨0.1%,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨I %，木粉15%，余量為丙烯酰胺；所述棉絲的長度不大于3mm ;所述木粉的粒度為80目?100目。
[0039]本實施例凝膠堵漏劑的制備方法包括:將木粉和棉絲加入混料機中攪拌15min，然后向所述混料機中加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，攪拌均勻后再加入聚丙烯酸鈉、丙烯酰胺和過硫酸銨，在20°C下攪拌20min，得到凝膠堵漏劑。
[0040]使用本實施例凝膠堵漏劑時，先將凝膠堵漏劑與水按照(I?1.5):1的質量比混合均勻得到堵漏漿液，然后按照常規注漿工藝將堵漏漿液注入漏層。
[0041]對某石油水平井漏層進行堵漏:
[0042]石油水平井:設計井深3200米，現井深2100米，漏層位置2100米，全漏；泥漿性能:比重1.08，漏斗粘度35秒，失水量12mL/30min ;發生井漏后，又帶漏鉆進了 19米，然后起鉆用本實施例凝膠堵漏劑堵漏。
[0043]采用本實施例凝膠堵漏劑對該石油水平井進行堵漏，具體過程如下:
[0044]1、清洗泥漿罐，在泥漿罐內加20m3水；
[0045]2、向井內下鉆(不下鉆頭)，同時向裝有水的泥漿罐內加20噸凝膠堵漏劑，配成堵漏漿液；
[0046]3、向井內注入堵漏漿液，注完后再注入1m3水沖洗注漿管路；
[0047]4、注完水后起鉆500米，關上封井器，再用泥漿泵蹩進5噸泥漿，蹩壓讓堵漏漿液盡可能多的進入漏層，承壓能達5兆帕；
[0048]5、隨后起鉆，靜止堵漏20小時后下鉆鉆進，井口泥漿返漿恢復正常；
[0049]6、該井直到完鉆，仍未發生漏失，堵漏成功。
[0050]實施例3
[0051]本實施例凝膠堵漏劑，由以下重量百分比的原料制成:聚丙烯酸鈉4%，棉絲25 %，過硫酸銨0.05%，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨5 %，木粉25 %，余量為丙烯酰胺；所述棉絲的長度不大于3mm ;所述木粉的粒度為20目?100目。
[0052]本實施例凝膠堵漏劑的制備方法包括:將木粉和棉絲加入混料機中攪拌5min，然后向所述混料機中加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，攪拌均勻后再加入聚丙烯酸鈉、丙烯酰胺和過硫酸銨，在30°C下攪拌15min，得到凝膠堵漏劑。
[0053]使用本實施例凝膠堵漏劑時，先將凝膠堵漏劑與水按照(I?1.5):1的質量比混合均勻得到堵漏漿液，然后按照常規注漿工藝將堵漏漿液注入漏層。
[0054]對某煤層氣探井漏