本發(fā)明涉及地質(zhì)鉆探及石油鉆井堵漏作業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種可吸水膨脹堵漏劑。

背景技術(shù)：

井漏問(wèn)題是制約石油與地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)難點(diǎn)，目前，國(guó)內(nèi)外最常使用的堵漏技術(shù)主要以橋塞堵漏技術(shù)為主，但這類(lèi)堵漏技術(shù)主要存在如下的一些缺陷，其一：地層的裂縫開(kāi)度往往無(wú)法準(zhǔn)確掌握，在選擇材料粒度、濃度時(shí)多依靠現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，往往容易發(fā)生重復(fù)漏失，造成人力、物力、財(cái)力的巨大損失；其二，堵漏材料自身的膨脹性較差或不具備膨脹性，在外力作用下不易在裂縫內(nèi)形成穩(wěn)定的堵塞；其三：堵漏材料的可變形性較差，容易在裂縫面上堵塞，不能深入地層內(nèi)部堵塞。針對(duì)上述這些堵漏缺陷，膨脹堵漏劑獲得較大發(fā)展空間。

中國(guó)專(zhuān)利(zl201110047689.x)公布了一種可控膨脹堵漏劑及其制備方法，該發(fā)明以丙烯酸和丙烯酰胺為單體，將溶液ph調(diào)至9-11后加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，在40-60℃下攪拌，反應(yīng)50-150min得樣品，最后采用石蠟包覆，經(jīng)干燥、碾碎后得產(chǎn)品。該發(fā)明重點(diǎn)在于研究膨脹堵漏劑的可控，同時(shí)所得堵漏劑具有一定可變形性和強(qiáng)度，但是該堵漏劑采用的化工產(chǎn)品對(duì)環(huán)境不夠友好，且制作成本較高。

申請(qǐng)?zhí)?01310667534.5的公開(kāi)文件公布了一種可持續(xù)膨脹性堵漏劑，該堵漏劑包含50～70wt％的架橋劑、10～20wt％的填塞劑、1～5wt％的纖維狀材料和10～15wt％的延遲膨脹凝膠材料，在一定時(shí)間內(nèi)可持續(xù)膨脹，能提高堵漏效果和地層的承壓能力，但該發(fā)明采用的是延遲膨脹凝膠材料，用量較大(10～15wt％)、成本較高，且架橋劑、填塞劑推薦使用任意比，沒(méi)有考慮級(jí)配和濃度配比問(wèn)題，容易造成材料浪費(fèi)和堵漏成功率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有膨脹堵漏材料存在的上述不足，提供一種可吸水膨脹堵漏劑，在該堵漏劑合成及使用過(guò)程中考慮了不同裂縫開(kāi)度下，堵漏劑的不同組分方式，同時(shí)考慮惰性材料的粒度級(jí)配和濃度，減少材料浪費(fèi)；堵漏成功率高，對(duì)環(huán)境友好。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種可吸水膨脹堵漏劑，堵漏劑的各組分原料按照重量份數(shù)，由如下比重混合而成：

上述堵漏劑的組分在混合時(shí)，使用中和劑與單體中和，使得單體中和度為70％；反應(yīng)溫度：50～55℃，反應(yīng)時(shí)間：30～60min，各組分原料經(jīng)混合均勻、反應(yīng)完全后干燥，于120℃下烘干、粉碎后即得堵漏劑。

按上述方案，所述堵漏劑還包括重量份數(shù)為3～20份的惰性材料，惰性材料在堵漏劑合成時(shí)添加或合成后添加。

按上述方案，所述惰性材料為5～50目核桃殼、10～60目云母，以及6～13mm聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維和聚氨酯纖維中的一種或多種。

按上述方案，所述烘干、粉碎后得到的堵漏劑采用綠色植物膠囊包覆處理，綠色植物膠囊為天然海藻植物經(jīng)弱酸破碎、浸漬、分離后提取的海藻多糖制成，無(wú)任何膠質(zhì)及重金屬成分，每20～30g堵漏劑采用0.1g綠色植物膠囊包覆(以滿(mǎn)足膨脹時(shí)間可控要求)。

按上述方案，所述單體為丙烯酸(aa)與丙烯酰胺(am)，丙烯酸與丙烯酰胺的質(zhì)量比為3:1。

按上述方案，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉溶液。

按上述方案，所述交聯(lián)劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺。

按上述方案，所述膨潤(rùn)土為建平鈉土和/或?yàn)H坊鈉土。

按上述方案，所述中和劑為氫氧化鈉溶液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

1、該堵漏劑針對(duì)不同的裂縫開(kāi)度，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)小裂縫(縫寬1～2mm)堵漏劑可采用綠色植物膠囊包覆后直接使用，對(duì)較大裂縫(縫寬3～5mm)不需要包覆，但需復(fù)配一定粒度級(jí)配和濃度的惰性材料使用，此時(shí)膨脹堵漏劑加量少、堵漏成功率高，當(dāng)然也可以根據(jù)具體情況包覆處理；

2、堵漏劑采用綠色植物膠囊包覆，該綠色植物膠囊是天然的海藻植物經(jīng)弱酸破碎、浸漬、分離后提取的海藻多糖制成的，其來(lái)源廣，相比對(duì)比文件zl201110047689.x采用的石蠟包覆，對(duì)環(huán)境友好；

3、該堵漏劑合成及使用過(guò)程中考慮了惰性材料的級(jí)配和濃度，提高了堵漏的科學(xué)性，減少了材料浪費(fèi)；

4、該堵漏劑具有一定的可變形性和強(qiáng)度，吸水倍數(shù)80～160，能針對(duì)不同裂縫開(kāi)度，在漏失地層形成穩(wěn)定可靠的堵塞，提高鉆井效率；可提高地層堵漏效果和地層的承壓能力，降低井漏的損失。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合多個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步闡述。

性能評(píng)價(jià)

1、堵漏劑吸水膨脹性能

堵漏劑吸水膨脹性能評(píng)價(jià)采用如下方法，稱(chēng)取質(zhì)量為m1的堵漏劑于燒杯中，用自來(lái)水或生理鹽水浸泡使其完全吸水，達(dá)到飽和后過(guò)篩，靜置1h后進(jìn)行多次稱(chēng)量保證濾去多余液體，稱(chēng)量吸水凝膠的質(zhì)量m2，堵漏劑的吸水倍數(shù)q＝(m2-m1)/m1。

2、裂縫性漏失堵漏性能

裂縫性漏失堵漏性能實(shí)驗(yàn)采用jhb型堵漏材料試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置含有1～5mm不銹鋼縫板，可用來(lái)模擬不同的裂縫開(kāi)度，其測(cè)試方法為將配置好的堵漏漿液(堵漏漿液由堵漏劑和基漿組成，基漿為4000ml清水)倒入jhb型堵漏材料試驗(yàn)裝置，接通加壓管線，測(cè)試堵漏漿液的承壓封堵性能。

實(shí)施例1

本發(fā)明可吸水膨脹堵漏劑為鉆井作業(yè)用的吸水型膨脹堵漏劑，其原料配比按如下重量份數(shù)混合而成：

丙烯酸與丙烯酰胺單體為30份，建平土為15份，n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺為0.06份，過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉溶液為0.30份，氫氧化鈉溶液為40份，使用中和劑與單體中和后的單體中和度為70％，反應(yīng)完全得到產(chǎn)物后，每20～30g反應(yīng)后的產(chǎn)物采用0.1g(體積約為20ml)綠色植物膠囊包覆，得到最后的堵漏劑。

對(duì)實(shí)施例1所得堵漏劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：上述可吸水膨脹堵漏劑的吸水倍數(shù)為120，采用綠色植物膠囊包覆后，常溫?zé)o攪拌情況下20～30min可破碎，常溫?cái)嚢枨闆r下12～15min左右破碎，可滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)可控要求。在水基鉆井液中分散性能良好，裂縫性漏失堵漏性能使用jhb型高溫高壓堵漏儀評(píng)價(jià)，表現(xiàn)為：1～1.5％該堵漏劑(堵漏劑的百分比相對(duì)于堵漏漿液)對(duì)1mm縫板承壓能力3mpa、2～3％該堵漏劑對(duì)2mm縫板承壓能力3.5mpa，堵漏過(guò)程中濾失量很小，裂口處膠結(jié)致密，能夠快速封堵裂縫。

實(shí)施例2

丙烯酸與丙烯酰胺單體為35份，濰坊土為20份，n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺為0.07份，過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉溶液為0.35份，氫氧化鈉溶液為40份，使用中和劑與單體中和后的單體中和度為70％，反應(yīng)完全得到產(chǎn)物后，每20～30g反應(yīng)后的產(chǎn)物采用0.1g(體積約為20ml)綠色植物膠囊包覆，得到最后的堵漏劑。

對(duì)實(shí)施例2所得堵漏劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：上述可吸水膨脹堵漏劑的吸水倍數(shù)為160，采用綠色植物膠囊包覆后，常溫?zé)o攪拌情況下20～30min可破碎，常溫?cái)嚢枨闆r下12～15min左右破碎，可滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)可控要求。在水基鉆井液中分散性能良好，裂縫性漏失堵漏性能使用jhb型高溫高壓堵漏儀評(píng)價(jià)，表現(xiàn)為：0.8～1.5％該堵漏劑對(duì)1mm縫板承壓能力3mpa、1.5～2.5％該堵漏劑對(duì)2mm縫板承壓能力3mpa，堵漏過(guò)程中濾失量很小，裂口處膠結(jié)致密，能夠快速封堵裂縫。

實(shí)施例3

丙烯酸與丙烯酰胺單體為35份，濰坊土為20份，n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺為0.07份，過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉溶液為0.35份，氫氧化鈉溶液為40份，使用中和劑與單體中和后的單體中和度為70％，惰性材料為20份，惰性材料為核桃殼(16～40目，40目與其它目數(shù)質(zhì)量比為3:1)、聚丙烯纖維(13mm)，核桃殼與聚丙烯纖維質(zhì)量比為2:1。反應(yīng)完全得到產(chǎn)物后，每20～30g反應(yīng)后的產(chǎn)物采用0.1g(體積約為20ml)綠色植物膠囊包覆，得到最后的堵漏劑。

對(duì)實(shí)施例3所得堵漏劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：上述可吸水膨脹堵漏劑的吸水倍數(shù)為80，采用綠色植物膠囊包覆后，常溫?zé)o攪拌情況下20～30min可破碎，常溫?cái)嚢枨闆r下12～15min左右破碎，可滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)可控要求。在水基鉆井液中分散性能良好，裂縫性漏失堵漏性能使用jhb型高溫高壓堵漏儀評(píng)價(jià)，表現(xiàn)為：0.8～1％該堵漏劑對(duì)1～2mm縫板承壓能力4mpa、2～2.5％該堵漏劑對(duì)2～4mm縫板承壓能力3mpa，堵漏過(guò)程中濾失量很小，裂口處膠結(jié)致密，能夠快速封堵裂。

實(shí)施例4

丙烯酸與丙烯酰胺單體為30份，建平土為15份，n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺為0.06份，過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉溶液為0.30份，氫氧化鈉溶液為40份，使用中和劑與單體中和后的單體中和度為70％，均勻混合得到產(chǎn)物后，不進(jìn)行包覆，再?gòu)?fù)配惰性材料：核桃殼(10～14目，14目與其它目數(shù)質(zhì)量比為3:1)、云母(20～40目，40目與其它目數(shù)質(zhì)量比為3:1)，其中惰性材料總加量為基漿的4％，核桃殼與云母質(zhì)量比為2:2。

上述堵漏劑承壓堵漏時(shí)，堵漏劑加量少，對(duì)實(shí)施例4所得堵漏劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：上述可吸水膨脹堵漏劑的吸水倍數(shù)為120，在水基鉆井液中分散性能良好，裂縫性漏失堵漏性能使用jhb型高溫高壓堵漏儀評(píng)價(jià)，表現(xiàn)為：0.3～0.5％該堵漏劑對(duì)3mm縫板承壓能力5mpa，堵漏過(guò)程中濾失量很小，裂口處膠結(jié)致密，能夠快速封堵裂縫。

實(shí)施例5

丙烯酸與丙烯酰胺單體為30份，建平土為15份，n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺為0.06份，過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉溶液為0.30份，氫氧化鈉溶液為40份，使用中和劑與單體中和后的單體中和度為70％，均勻混合得到產(chǎn)物后，不進(jìn)行包覆，再?gòu)?fù)配惰性材料：核桃殼(5～8目，8目與其它目數(shù)質(zhì)量比3:1)、云母(10～40目，40目與其它目數(shù)質(zhì)量比3:1)、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維和聚氨酯纖維中的一種或多種(6～13mm)，其中惰性材料總加量為基漿的3.7％，核桃殼、云母以及聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維和聚氨酯纖維中的一種或多種的質(zhì)量比為2:1.5:0.2(考慮惰性材料的粒度級(jí)配和濃度配比)。

上述堵漏劑承壓堵漏時(shí)，堵漏劑加量少，對(duì)所得堵漏劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：上述可吸水膨脹堵漏劑的吸水倍數(shù)為120，在水基鉆井液中分散性能良好，裂縫性漏失堵漏性能使用jhb型高溫高壓堵漏儀評(píng)價(jià)，表現(xiàn)為：0.5～0.8％該堵漏劑對(duì)5mm縫板承壓5mpa，堵漏過(guò)程中濾失量很小，裂口處膠結(jié)致密，能夠快速封堵裂縫。

實(shí)施例1和2用來(lái)說(shuō)明不采用惰性材料時(shí)，堵漏劑的堵漏性能。實(shí)施例3用來(lái)說(shuō)明堵漏劑合成時(shí)考慮了惰性材料的粒度級(jí)配和濃度配比。實(shí)施例4和5用來(lái)說(shuō)明堵漏劑合成后考慮惰性材料的粒度級(jí)配和濃度配比，此時(shí)膨脹堵漏劑加量少，成本低，且堵漏成功率高。

以上內(nèi)容是對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，上述設(shè)計(jì)的原理都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。