本發(fā)明涉及一種可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于油井作業(yè)堵漏。

背景技術(shù)：

1、井漏問題是困擾油氣田開發(fā)的主要問題之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界井漏發(fā)生率高達(dá)20％～25％。井漏事故的頻繁發(fā)生，會(huì)影響油氣開發(fā)的正常施工，對(duì)鉆井工程造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，浪費(fèi)人力物力；也會(huì)導(dǎo)致井下壓力嚴(yán)重下降，干擾油井井壁的穩(wěn)定性。情況惡化時(shí)有可能出現(xiàn)井噴事故，嚴(yán)重威脅了鉆井作業(yè)的安全性，也威脅著工作人員的生命安全。近幾年，隨著油氣資源勘探不斷深入開發(fā)，井漏問題也得到了工作者的重視。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，普通凝膠型顆粒堵漏劑雖能契合不同地層裂縫進(jìn)行堵漏，但是凝膠堵漏劑強(qiáng)度低，承壓能力弱，抗溫性能差，無法滿足超低壓力地層的堵漏作業(yè)；而架橋顆粒堵漏劑雖耐溫承壓能力強(qiáng)但又存在粒徑與裂縫寬度不易匹配的問題。因此，發(fā)明一種可耐高溫、耐高壓、抗鹽性好、吸水膨脹效果好，同時(shí)對(duì)環(huán)境影響小的堵漏劑已經(jīng)刻不容緩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑，以解決現(xiàn)有技術(shù)中堵漏劑存在抗溫性能差、承壓能力弱、吸水膨脹效果一般，且酸溶率較低的問題。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，以解決上述問題。

3、本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑在鉆井液中的應(yīng)用，以解決上述問題。

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的技術(shù)方案是：

5、一種可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑，由以下重量份的原料聚合而成：羧甲基纖維素15-25份，n,n-二甲基丙烯酰胺20-40份，二甲基二烯丙基氯化銨15-30份，對(duì)苯乙烯磺酸鈉10-35份。

6、上述技術(shù)方案的有益效果在于：本發(fā)明選擇羧甲基纖維素、n,n-二甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和對(duì)苯乙烯磺酸鈉為原料，在水中聚合生成可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑?？伤崛芪蛎浶阅z堵漏劑組分材料性能好、價(jià)格低廉，通過對(duì)各組分按不同比例進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)提升堵漏劑的膨脹性能的同時(shí)，也能夠讓堵漏劑有良好的承壓效果，避免堵漏劑性能出現(xiàn)“頭重腳輕”。聚合生成的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑，具有較好的吸水膨脹性、抗鹽性、耐溫性、承壓性，形成的凝膠強(qiáng)度等級(jí)高，酸溶效果好，符合油井堵漏工作及后期解堵工作。

7、為進(jìn)一步提高凝膠堵漏劑的抗溫、抗鹽、承壓性能和吸水膨脹效果，保證原料的利用率，優(yōu)選地，可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑，由以下重量份的原料聚合而成：羧甲基纖維素20-25份，n,n-二甲基丙烯酰胺30-40份，二甲基二烯丙基氯化銨20-30份，對(duì)苯乙烯磺酸鈉15-20份。

8、具體地，本發(fā)明可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑各原料：

9、羧甲基纖維素(cmc)是纖維素的羧甲基化衍生物。cmc具有增稠、持水等特殊性質(zhì)，增加了堵漏劑吸水、保水的能力，維持良好的凝膠狀態(tài)；由于其具有較高的耐溫能力及抗鹽污染能力，且無毒、無嗅、不易發(fā)酵，可保證合成堵漏劑的穩(wěn)定性，并增強(qiáng)堵漏劑抗高溫和抗鹽污染能力。

10、n,n-二甲基丙烯酰胺(dama)中酰胺基兩個(gè)活潑的氫原子為甲基所取代，防止了在高溫高鹽條件下酰胺基的水解，可保證合成堵漏劑結(jié)構(gòu)與性能的穩(wěn)定性。而且在本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)條件下，dmam不能自聚，有利于共聚物的合成與結(jié)構(gòu)控制。

11、二甲基二烯丙基氯化銨(dmdaac)分子中含有雙鍵和陽離子季銨基團(tuán)，可和許多不飽和單體進(jìn)行聚合反應(yīng)。dmdaac由于其含有陽離子季銨基團(tuán)，在水中電離帶有正電荷，能有效提高堵漏劑抗鹽、抗堿污染性能。

12、對(duì)苯乙烯磺酸鈉(sss)穩(wěn)定性、耐聚合性、耐固結(jié)性較強(qiáng)，在良好的耐熱性，在300℃以下不會(huì)分解，增強(qiáng)了堵漏劑的耐溫性能；同時(shí)由于其結(jié)合于對(duì)位上的磺酸基的誘發(fā)效果，具備了高度的聚合性，可利用一般的引發(fā)劑來實(shí)現(xiàn)游離基聚合，能有效簡化堵漏劑的制備過程、降低生產(chǎn)成本。

13、本發(fā)明的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑利用大分子交聯(lián)劑，引入耐溫基團(tuán)和吸水基團(tuán)，提高吸水基團(tuán)的抗溫性能，避免功能性基團(tuán)變異；同時(shí)提高抗溫基團(tuán)的吸水性能，在高溫條件下能夠保持良好的吸水性能；引入剛性環(huán)狀結(jié)構(gòu)如苯環(huán)、雜環(huán)或者大側(cè)基，增強(qiáng)聚合物分子鏈剛性，進(jìn)一步提升凝膠的堅(jiān)韌性，提高自身的承壓能力。

14、通過引入剛性環(huán)狀結(jié)構(gòu)如苯環(huán)、雜環(huán)或者大側(cè)基，增強(qiáng)聚合物分子鏈剛性，進(jìn)一步提升凝膠的堅(jiān)韌性，提高自身的承壓能力。

15、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法的技術(shù)方案是：

16、一種可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，將羧甲基纖維素、n,n-二甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和對(duì)苯乙烯磺酸鈉溶于水中，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。

17、上述技術(shù)方案的有益效果在于：本發(fā)明的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，制備工藝簡單，對(duì)操作人員專業(yè)知識(shí)要求低，對(duì)使用設(shè)備無特殊要求，生產(chǎn)穩(wěn)定性好，且各單體均為市售，來源廣泛、價(jià)格低廉，容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

18、作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述引發(fā)劑為可溶性過硫酸鹽類引發(fā)劑。優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過硫酸銨。

19、上述技術(shù)方案的有益效果在于：可溶性過硫酸鹽類引發(fā)劑是常見的無機(jī)物類引發(fā)劑，與反應(yīng)體系相容性高、引發(fā)反應(yīng)迅速，且易于獲取，價(jià)格便宜，能有效降低生產(chǎn)成本。

20、作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述引發(fā)劑的質(zhì)量濃度為0.2％-1％。優(yōu)選地，所述引發(fā)劑的質(zhì)量濃度為0.2％。

21、上述技術(shù)方案的有益效果在于：加入上述濃度的引發(fā)劑即可高效的引發(fā)聚合反應(yīng)，易于控制反應(yīng)過程。

22、作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述交聯(lián)劑為n-n’亞甲基雙丙烯酰胺。

23、作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述交聯(lián)劑的質(zhì)量濃度為0.3％-0.5％。優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑的質(zhì)量濃度為0.3％。

24、作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述聚合反應(yīng)為在50-60℃溫度下，反應(yīng)2-2.5h。

25、上述技術(shù)方案的有益效果在于：控制聚合反應(yīng)的溫度和反應(yīng)時(shí)間，能有效控制聚合反應(yīng)生成共聚物的分子量大小。

26、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑在鉆井液中的應(yīng)用的技術(shù)方案是：

27、一種可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑在鉆井液中的應(yīng)用。

28、上述技術(shù)方案的有益效果在于：本發(fā)明的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑采用自由基水溶液聚合，利用交聯(lián)劑的大分子結(jié)構(gòu)以及羧甲基纖維素的增韌效果，通過氧化還原體系把幾種單體合成為可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑，其形成的微觀結(jié)構(gòu)可以有效吸水、保水，穩(wěn)定能力強(qiáng)，從而使堵漏劑在漏失裂縫中吸水膨脹，充分堵住孔洞，達(dá)到良好的堵漏效果。

技術(shù)特征：

1.一種可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑，其特征在于：由以下重量份的原料聚合而成：羧甲基纖維素15-25份，n,n-二甲基丙烯酰胺20-40份，二甲基二烯丙基氯化銨15-30份，對(duì)苯乙烯磺酸鈉10-35份。

2.一種如權(quán)利要求1所述的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，其特征在于：將羧甲基纖維素、n,n-二甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和對(duì)苯乙烯磺酸鈉溶于水中，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，其特征在于：所述引發(fā)劑為可溶性過硫酸鹽類引發(fā)劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，其特征在于：所述引發(fā)劑的質(zhì)量濃度為0.2％-1％。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，其特征在于：所述交聯(lián)劑為n-n’亞甲基雙丙烯酰胺。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，其特征在于：所述交聯(lián)劑的質(zhì)量濃度為0.3％-0.5％。

7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法，其特征在于：所述聚合反應(yīng)為在50-60℃溫度下，反應(yīng)2-2.5h。

8.一種如權(quán)利要求1所述的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑在鉆井液中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑由以下重量份的原料聚合而成：羧甲基纖維素15?25份，N,N?二甲基丙烯酰胺20?40份，二甲基二烯丙基氯化銨15?30份，對(duì)苯乙烯磺酸鈉10?35份。本發(fā)明的堵漏劑既能耐高溫高壓，同時(shí)也有高吸水性和抗鹽性，且酸溶率高，充分確保堵漏工作的順利進(jìn)行，又避免了對(duì)地層的損害，有利于后期解堵工作進(jìn)行。本發(fā)明還提供了可酸溶吸水膨脹性凝膠堵漏劑的制備方法和應(yīng)用，制備工藝簡單，對(duì)操作人員專業(yè)知識(shí)要求低，對(duì)使用設(shè)備無特殊要求，生產(chǎn)穩(wěn)定性好，且各原料均為市售，來源廣泛、價(jià)格低廉，容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭文武,張軍義,董強(qiáng)偉,李德紅,劉福,溫偉,韓婧,何斌斌,李季,李永正
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19