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
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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"。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 现有片状材料堵漏剂的缺陷：
[0009] 1.密度不适宜：不能均匀的分散在各种密度的堵漏浆中。
[0010] 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。
[0011] 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】
[0012] 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。
[0013] 本发明目的通过下述技术方案来实现：
[0014] 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a -Al 203 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〇. 3?13mm，密度1. 2?2. Og/cm3,耐温彡120°C，耐 碱pH彡12. 5,堵塞能力彡16. 5MPa，滤失量彡500ml。
[0015] 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°C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°C，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SiO 2和纳米a -Al 203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SiOJg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°C下固化24h，最后脱模， 粉碎即可。
[0016] 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。
[0017] 本发明通过引入柔性侧链和气相SiO2、纳米a -Al2O3对环氧树脂进行改性，使其 能适应井下堵漏的需要。
[0018] 主产物：
【主权项】
1. 一种钻井用有机合成柔性碎片堵漏剂，其特征在于：由气相SiO 2和纳米a -Al 203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〇. 3?13mm，密度1. 2?2. Og/cm3,耐温彡120°C，耐碱 pH彡12. 5,堵塞能力彡16. 5MPa，滤失量彡500ml。
2. 如权利要求1所述的钻井用有机合成柔性碎片堵漏剂的制备方法，其特征在于：将 甲苯-2, 4-二异氰酸酯放于反应釜中，在干燥氮气保护和快速搅拌下，从加液管中匀速滴 加 PEG400 于反应釜中，甲苯-2,4-二异氰酸酯与PEG400 的质量比为4:5,45±5min滴完， 控制反应温度在80±3°C反应4h;然后加入双酚A型环氧树脂，且甲苯-2, 4-二异氰酸酯与 PEG400的总质量占双酚A型环氧树脂质量的15 %，反应温度控制在80±3°C，以二月桂酸 二丁基锡作催化剂，搅拌反应2h，接着加入气相SiO2和纳米a -Al 203中的一种或多种，其含 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 SiOJS粒充分、均匀地分散，最后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐为固化剂，2,4,6-三（二甲胺 基甲基）苯酚做促进剂，快速搅拌均匀，真空脱泡后倒入预热的模具中，在120±3°C下固化 24h，最后脱模，粉碎即可。
3. 如权利要求1所述的钻井用有机合成柔性碎片堵漏剂的应用，其特征在于：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。
【专利摘要】本发明公开了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，属于钻井技术领域的有机合成柔性碎片堵漏剂领域，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。本发明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，作为堵漏柔性碎片，配合堵漏颗粒和堵漏纤维深入漏层有效地形成桥接堵漏。
【IPC分类】C09K8-42, C08G18-48, C08G18-76, C08G18-58
【公开号】CN104559974
【申请号】CN201410808720
【发明人】操盛章, 程鹏至, 吴娇, 梅林德, 周翰
【申请人】成都得道实业有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月23日