[发明专利]纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料组成与制备方法及其固井防漏堵漏应用

说明书

本发明涉及油气井工程固井领域，提供了纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料组成与制备方法及其固井防漏堵漏应用。其中，该纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料是将改性聚丙烯纤维与丙烯酸、丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸和N，N‑亚甲基双丙烯酰胺在一定条件下进行接枝共聚反应而得到的。本发明制备的纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料强度高，结构稳定，弹韧性强，可膨胀性能好。可变形挤入架桥材料所形成的孔隙内，最终压实充填裂缝通道，从而起到堵漏作用。采用本发明所述纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料，可在20～120℃温度条件下对1～5mm的裂缝有效封堵，可有效解决裂缝性地层固井水泥浆漏失问题，为裂缝性地层固井防漏堵漏提供了新的技术保障。

技术领域

本发明涉及油气田钻井固井技术领域，具体涉及纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料组成与制备方法，以及该纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料在裂缝性地层固井防漏堵漏中的应用。

背景技术

裂缝性地层的堵漏问题是有一项世界性技术难题。随着部分油田长时间开发,部分产油层会出现严重的压力衰竭，钻井作业过程中由于液柱压力远大于地层压力时，压力直接作用在强度较低衰竭层，诱导形成裂缝，使裂缝通道进一步扩大，从而引起严重漏失。其漏失程度主要取决于井筒动压力与地层孔隙压力的差值、天然裂缝的发育程度及连通状况、裂缝宽度和长度、漏失通道内流体的流变性等。

在固井过程中，由于水泥浆的密度远超过钻井液密度。因此，一般的钻井液堵漏技术在裂缝性地层中难以达到固井所需要的承压堵漏技术要求。同时，钻井作业过程中由于钻井液液柱压力直接作用在强度较低衰竭地层时，以及在下入套管时套管会与井壁发生摩擦和碰撞作用会造成裂缝进一步扩大，加大固井水泥浆漏失风险，引起水泥浆严重漏失导致水泥浆上返不足,造成上部井段未得到有效封固，影响固井质量。固井堵漏前置液体系具备优良的控制滤失能力，性能非常稳定、与水泥浆体系相容性好，为保障固井作业的顺利进行，在注水泥前可利用固井堵漏前置液对裂缝性地层进行加强封堵。

当前，裂缝性地层漏失及其引起的地层损害问题严重制约着裂缝性油气藏和深层油气藏钻探及开发进程。因此，解决裂缝性地层堵漏等难题十分必要。针对当前裂缝性地层的固井堵漏材料，对堵漏材料优选评价，筛选出对后期固井水泥浆性能、凝固、固井质量等无不利影响的堵漏材料，研究出新型裂缝性地层堵漏剂及固井承压堵漏前置液体系。

中国专利文献CN109796941A公开了一种膨胀堵漏剂及其制备方法；按重量百分比其组分包括：丙烯酸与丙烯酰胺的总量为1～15重量份，淀粉为1～10重量份，酸度中和剂为0.5～5 重量份，交联剂为0.1～0.8重量份，引发剂为1～9重量份，强度提升材料为20～70重量份，其余为去离子水。该发明通过将玉米淀粉和吸水树脂发生接枝反应，使其具有较好的粘弹性。但是，该堵漏剂膨胀后韧性和承压能力较低，难以满足裂缝性地层固井堵漏技术要求。

“钻井过程中吸水树脂型堵漏剂的研制与性能评价”(王平全等，钻采工艺，2013/1) 一文中提出了一种成本低、强度高、吸水倍率高的高吸水性凝胶颗粒，室温下的吸水倍率达到137g/g，高渗透砂床堵漏承压能力可达3.0MPa以上。但该堵漏剂适用于渗透性砂层，在裂缝性地层承压堵漏能力明显不足。“Flowing gels for loss circulationprevention”(Hashmat 等，SPE，2017/1)一文研究发现，与单独使用体积膨胀型凝胶颗粒相比，将体积膨胀型凝胶颗粒与刚性颗粒、纤维、黏土复配使用，可明显改善裂缝的承压堵漏效果。该吸水膨胀类堵漏材料是由具有吸水性质的材料单独使用或与其他堵漏材料复配形成的堵漏材料，如吸水树脂颗粒、预交联凝胶颗粒等。但是，这种凝胶在一定时间后会收缩和变性，使凝胶对裂缝性地层的承压堵漏能力降低。