[发明专利]一种钻井液用闭孔式可压缩高回弹封堵材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钻井液用闭孔式可压缩高回弹封堵材料的制备方法及应用该方法制备的封堵材料，通过对沥青进行原油蒸馏、碱性化、发泡处理以及不低于2500℃的灼烧后，即可得到该封堵材料。通过上述方法得到的封堵材料物理结构和化学性质均非常稳定，颗粒内部形成闭孔式的空间结构、内部孔隙互不连通，能够在作业中保证较高的承压能力，同时具有高度的可压缩性以及良好的回弹性能。应用该封堵材料进行现场防漏堵漏作业时，材料颗粒在井底压力的作用下体积大大缩小，能够轻易地进入底层裂缝或孔隙通道；之后随着底层内压力的逐渐衰减，颗粒的体积有可回弹变大，从而能取得良好的封堵效果。

技术领域

本发明属于钻井助剂技术领域，特别涉及一种钻井液用闭孔式可压缩高回弹封堵材料及其制备方法。

背景技术

井漏是指在石油、天然气勘探开发的钻井、修井等作业过程中，井内工作流体(钻井液、修井液、固井水泥浆等)漏入地层的一种现象，井漏的发生会给现场的施工作业带来诸多危害。要预防井漏的产生或要消除已发生的井漏，最基本也是最常用的技术手段就是封堵漏失通道，即通常所说的堵漏，因此堵漏材料是钻井工程防漏堵漏过程中必不可少的物质基础。其中，颗粒状材料是堵漏作业中应用最为成熟的一类，它们在堵漏过程中卡住漏失通道的“喉道”，起“架桥”作用，故此又被称为“架桥剂”。

目前常用的颗粒状材料有核桃壳、橡胶粒、焦炭粒、碎塑料粒、贝壳粉、石灰石以及沥青等，这些材料虽然在实际作业中应用较为普遍，也起到一定的作用，但是同时也各有不足之处。例如，核桃壳会发生一定程度的吸水膨胀，和漏失通道匹配度较差；橡胶粒和沥青的封堵效果会受到软化点的影响；塑料颗粒和一些凝胶材料形成的堵漏层承压能力较弱；其余的颗粒材料比如贝壳粉石灰石等，其本身的刚性程度非常强，承压能力较好，但是由于不可变形不可压缩，其堵漏效果的偶然性很高，实际应用时对其粒度级配的选择和要求较高，每次使用均需要经过大量的评价实验才能筛选出适合当前情况的粒度，需要消耗大量的人力和时间成本。因此，提供一种性质稳定、承压能力强、伸缩性好的封堵材料，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钻井液用闭孔式可压缩高回弹封堵材料及其制备方法。

本发明具体技术方案如下：

本发明一方面提供了一种钻井液用闭孔式可压缩高回弹封堵材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：对沥青进行原油蒸馏，得到第一产物；

S2：将所述第一产物置于pH值为12的碱溶液中充分溶解，然后用有机酸调节pH至小于5，析出沉淀后进行过滤干燥，得到第二产物；

S3：将所述第二产物溶于水后，加入聚氨酯类表面活性剂在100℃下进行发泡处理，得到微泡结构后冷却干燥，得到颗粒状的第三产物；

S4：对所述第三产物进行不低于2500℃的高温灼烧，得到第四产物，粉碎后即为所述封堵材料。

通过上述方法得到的封堵材料物理结构和化学性质均非常稳定，颗粒内部形成闭孔式的空间结构、内部孔隙互不连通，惰性极强、不会与钻井工作液中的其他成分发生化学反应。该材料抗压能力极强，当受到外部压力作用下，材料颗粒的体积会被大幅度地压缩；当压力降低时，材料颗粒又会逐渐膨胀、体积逐渐恢复。同时，由于其闭孔式的结构，使得工作液中的液相和其他添加剂材料的颗粒均不会进入该材料内部，其压缩性能也不会受到影响。另外，该方法使用的沥青原料可以是沥青残渣，并且对沥青的种类和来源没有要求，因此可大大节约成本，并能提高工业废弃物的利用率、从而降低污染。

进一步地，步骤S4中，所述高温灼烧的温度为3000～3200℃，时间为不低于2h。

上述条件为制备该材料的最佳灼烧条件，经过上述条件的灼烧后，材料颗粒的压缩性能和回弹性能均能达到最高水平。