[发明专利]一种钻井用有机合成柔性碎片堵漏剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于钻井技术领域的有机合成柔性碎片堵漏剂领域。

背景技术

在石油工业钻井过程中，会经常遭遇井漏，井漏不仅会延长钻井周期，损失大量人力物力，造成储层损害，而且井漏一旦控制不力，还可能诱发井塌、井喷等重大事故，所以堵漏材料是钻井防漏堵漏过程中必不可少的材料。

随着油气资源勘探、开发的深入，常规油气资源越来越少，钻井工程已逐步走向深层、超深层和深水、压力衰竭地层及复杂地层，井漏问题更加突出，制约了安全、快速、高效钻井。这就更需要研制普适性强、性能优异、一次性堵漏成功率高的堵漏材料。

依据作用机理可将常用的堵漏材料分为六类，即桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、暂堵材料、化学堵漏材料、无机胶凝堵漏材料和软(硬)塞类堵漏材料，而桥接堵漏材料和堵漏工艺是目前在实际中使用最多的。

桥接堵漏材料按其形状可分三大类：颗粒状材料、纤维状材料和片状材料。其中片状材料有云母片、贝壳、稻壳、鱼鳞、碎塑料片等。它们在堵漏过程中主要起填塞作用，因此又称为“填塞剂”。

桥接堵漏材料中的颗粒材料在堵漏过程中卡于漏失通道的“喉道”起“架桥”作用；而片状材料主要起填塞作用，在压差作用下对“架桥”中的微小孔道和地层中的原有小裂缝进行嵌入和堵塞，进一步消除井漏；纤维在堵塞中纵横交错、相互拉扯。三种材料协同作用，最终达到堵漏的目的。

目前国内外在石油工业钻井工程中所采用的片状材料堵漏剂存在各种缺陷，且绝大多数为天然材料。

现有片状材料堵漏剂的缺陷：

1.密度不适宜：不能均匀的分散在各种密度的堵漏浆中。

2.难以在压差作用下，发生所需适宜程度的变形，形成有效封堵：不易进入漏层，更易以面对孔隙裂缝进行封堵，造成“封门”堵漏成功的假象；即使嵌入裂缝，因地层裂缝是不规则的，如果堵漏材料是硬脆性的，则其只能浅层封堵，在后期钻井作业中封堵层易被破坏，造成原漏点复漏。

3.无法适应井下的复杂严苛环境：比如易吸水(油)，在高温高压条件下易溶胀降解，形成的封堵层在井底温度、压力下经过一段时间后，强度会慢慢减弱，承压能力降低，最终导致封堵层失效，造成原漏点复漏。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种钻井用有机合成柔性碎片堵漏剂及其制备方法和应用，能够均匀的分散于现场运用的各种密度的堵漏浆中，适应井下复杂严苛的环境，深入漏层有效地形成桥接堵漏。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种石油钻井堵漏领域的有机合成柔性碎片堵漏剂，由气相SiO₂和纳米α-Al₂O₃中的一种或多种为改性填料，甲苯-2,4-二异氰酸酯与PEG400的共聚物接枝改性双酚A型环氧树脂而成，该柔性碎片大小范围为0.3～13mm，密度1.2～2.0g/cm³，耐温≥120℃，耐碱pH≥12.5，堵塞能力≥16.5MPa，滤失量≤500ml。

前述钻井用有机合成柔性碎片堵漏剂的制备方法，将甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)放于反应釜中，在干燥氮气保护和快速搅拌下，从加液管中匀速滴加PEG400(聚乙二醇400)于反应釜中，45±5min滴完，控制反应温度在80±3℃反应4h(TDI与PEG400的质量比为4：5)，然后加入双酚A型环氧树脂(EP)(TDI与PEG400的总质量占EP质量的15％)，反应温度控制在80±3℃，以二月桂酸二丁基锡(DBT-DL)作催化剂，搅拌反应2h，接着加入气相SiO₂和纳米α-Al₂O₃中的一种或多种(含量占混合物总质量的2％～10％)，先用高速分散20min，再用超声波振荡分散15min，使气相SiO₂颗粒充分、均匀地分散，最后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)为固化剂，2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP—30)做促进剂，快速搅拌均匀，真空脱泡后倒入预热的模具中，在120±3℃下固化24h，最后脱模，粉碎即可。

前述钻井用有机合成柔性碎片堵漏剂的应用，作为堵漏柔性碎片，配合堵漏颗粒和堵漏纤维应用于桥接堵漏。

本发明通过引入柔性侧链和气相SiO₂、纳米α-Al₂O₃对环氧树脂进行改性，使其能适应井下堵漏的需要。

主产物：

其中代表

通过在EP中引入了柔性侧链，使其柔性增加。