堵漏剂及其制备方法与流程

本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种堵漏剂及其制备方法。

背景技术：
井漏是在钻井、固井、测试或修井等特种井下作业过程中，各种工作液，包括泥浆、水泥浆、完井液及其它液体等，在压差的作用下，漏失进地层的一种井下复杂情况，是井下工程中最普遍最常见的技术难题之一。按漏速可将漏失分为五级即微漏、小漏、中漏、大漏、恶性井漏，其中恶性井漏是最严重也是最难解决的漏失问题，主要发生于存在裂缝性、溶洞性、破碎性地层的油气藏井下。恶性漏失主要表现为泵入井内的油井工作液有进无出完全丧失循环。通常在钻遇溶洞及较大的天然裂缝时会发生有进无出的严重漏失，有时钻遇长井段承压能力低的地层时也可能会发生有进无出的严重漏失。恶性漏失是钻井过程井漏中最严重漏失，它不仅会耗费钻井时间，损失大量钻井泥浆，而且有可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失和严重的社会影响。为解决井漏问题，现有的技术中主要的思路是向漏层注入堵漏材料，封堵漏层，从而解决堵漏问题，其中堵漏材料的性能是决定堵漏效果好坏的关键，针对不同的堵漏材料，因其特性不同，其使用方法也有不同。目前，国内外已经开发了很多种堵漏材料及相应的使用该堵漏材料进行堵漏的技术，如剪切稠化液堵漏技术、柴油—膨润土—水泥堵漏技术，柴油—膨润土浆技术、封包堵剂井下混合增稠法，速凝水泥、触变水泥、泡沫水泥等专用水泥浆堵漏技术，袋式堵漏技术、聚合物(延迟)交联本发明的堵漏剂以及清水强钻套管封隔技术、井口填砂技术、复合堵漏袋、尼龙袋堵漏工具、投入用水溶性壳体组成的堵漏物质、循环堵漏法，水泥浆推进堵楼法等，但是，对于严重漏失井，使用上述堵漏方法的堵漏成功率不高。例如中石化南方分公司在重庆市梁平县部署的重点探井“金鸡1井”，该井在钻井施工中，由于钻遇到多处溶洞、裂缝及地下暗河等特殊地层，发生严重的恶性井漏，从2005年3月8日开钻至8月20日期间，未能建立起正常的泥浆循环，曾先后采用桥浆堵漏、随钻堵漏、水泥浆堵漏及泡沫泥浆防漏等方法施工103次，未达到封堵住漏层的目的，由于井漏，该井共漏失工作液73415.5m3，损失巨大。其中造成使用现有堵漏材料和堵漏方法进行堵漏，成功率不高的主要原因如下：1、堵漏材料的粘度低：首先所有堵漏材料都必须是流体，因此如果堵漏材料粘度低，堵漏材料遇到漏层时，也会大量漏失、流入漏层深部，而不能在漏层入口附近堆积，形成段塞，也就不能在入口处起到堵漏作用，很难将缝洞完全填满。2、堵漏剂的内聚力低，易被水冲稀：一般地层裂缝溶洞中都有水或泥浆，堵漏剂一般为水基，两者一接触，自然相混，必然将堵漏剂冲稀，这样会带来两个直接结果：[1]冲稀使堵漏剂粘度下降更易流走，堵漏材料更难滞留堆集在漏层内的入口附近，[2]堵漏剂冲稀后，难以凝结固化，或使凝结强度大大降低，抗压性能下降，无法承受井内泥浆或工作液的压力从而使堵漏失败。总之，现有的堵漏剂容易被水冲稀，不容易在漏层聚集，不易形成堵漏所需的段塞，因此使用现有堵漏剂的堵漏效果不好，堵漏成功率低。

技术实现要素：
本发明提供了一种堵漏剂及其该堵漏剂的制备方法，该堵漏剂，容易进入漏层，具有良好的粘弹性使其能过喉道澎涨，充满漏失裂缝、溶洞空间，并在漏层中能自动停止流动，且难与油、气、水相混合，形成能隔断地层内部流体与井筒流体的具有高粘度和静切力的凝胶“段塞”，而使该段塞具有足够的启动压差，以大于泥浆柱压力与地层流体压力的差来达到堵漏的目的。本发明还公开了一种应用该堵漏剂的堵漏方法，该堵漏方法及堵漏剂主要是针对大漏、失返、返出量太小（漏速几十方/小时以上）的以及喷漏共存的裂缝性、溶洞性、破碎性地层和用桥塞堵漏、随钻堵漏等方法无法解决的漏失问题，采用此堵漏剂及堵漏方法简单不需要增加额外堵漏设备且能够有效解决各种恶性漏失，具有良好的应用价值与社会价值。为达上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：一种堵漏剂，包括：水溶性疏水缔合聚合物或水溶性疏水缔合聚合物的组合物。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物包括：由双亲不饱和单体、疏水性烯属不饱和单体、单烯属不饱和酸、单烯属不饱和酸的碱金属、单烯属不饱和酸的铵盐以及非离子烯属不饱和单体中的任意一种或多种共聚而成的共聚物；和/或，双亲不饱和单体、疏水性烯属不饱和单体和非离子烯属不饱和单体中的任意一种或多种共聚而成的共聚物，再用碱水解获得的物质；较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物的组合物包括：水溶性疏水缔合聚合物与水的组合物、水溶性疏水缔合聚合物与表面活性剂及水的组合物、水溶性疏水缔合聚合物与吸水膨胀颗粒及水的组合物、水溶性疏水缔合聚合物与交联剂及水的组合物、水溶性疏水缔合聚合物与桥塞堵漏材料及水的组合物和水溶性疏水缔合聚合物与水泥及水的组合物中的一种或多种的组合。较佳地，所述双亲不饱和单体包括为烷基二甲基烯丙基氯化胺。较佳地，所述疏水性烯属不饱和单体包括为N-烷基丙烯酰胺。较佳地，所述非离子烯属不饱和单体，包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺和N-甲基丙烯酰胺中的任意一种或多种。较佳地，所述单烯属不饱和酸包括烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸；和/或，烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸的碱金属；和/或，烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸的铵盐。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与水的组合物，以质量份数计，包括：0.5-5份水溶性疏水缔合聚合物和95-99.5份水。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与水的组合物，以质量份数计，包括：1.2份水溶性疏水缔合聚合物和98.8份水。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与表面活性剂及水的组合物，以质量份数计，包括：0.2-5份水溶性疏水缔合聚合物，0.01-3份表面活性剂和92-99.79份水。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与表面活性剂及水的组合物，以质量份数计，包括：1份水溶性疏水缔合聚合物，0.1份表面活性剂和98.9份水。较佳地，所述表面活性剂包括：C8-C18烷基磺酸钠、C8-C18烷基苯磺酸钠和C8-C18烷基硫酸钠中的任意一种或多种。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与吸水膨胀颗粒及水的组合物，以质量份数计，包括：0.2-5份水溶性疏水缔合聚合物，0.1-10份吸水膨胀颗粒和85-99.7份水。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与吸水膨胀颗粒及水的组合物，以质量份数计，包括：1份水溶性疏水缔合聚合物，3份吸水膨胀颗粒和96份水。较佳地，所述吸水膨胀颗粒包括：吸水树脂颗粒和吸水橡胶颗粒中的任意一种或多种。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与交联剂及水的组合物，以质量份数计，包括：0.2-5份水溶性疏水缔合聚合物，0.01-2份交联剂，93-99.79份水。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与交联剂及水的组合物，以质量份数计，包括：1份水溶性疏水缔合聚合物，0.2份交联剂，98.8份水。较佳地，所述交联剂包括：酚醛、Cr3+和Al3+中的任意一种或多种。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与桥塞堵漏材料及水的组合物，以质量份数计，包括：0.2-5份水溶性疏水缔合聚合物，1-10份桥塞堵漏材料，85-98.8份水。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与桥塞堵漏材料及水的组合物，以质量份数计，包括：1份水溶性疏水缔合聚合物，5份桥塞堵漏材料，96份水。较佳地，所述桥塞堵漏材料包括：核桃壳、棉籽壳、橡胶颗粒中的任意一种或多种。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与水泥及水的组合物，以质量份数计，包括：0.5-5份水溶性疏水缔合聚合物，166.7-250份水泥，95.0-99.5份水。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物与水泥及水的组合物，以质量份数计，包括：1份水溶性疏水缔合聚合物，222份水泥，99份水。较佳地，所述水泥包括：油井水泥、快干水泥和纤维水泥中的任意一种或多种。一种堵漏剂的制备方法，该方法包括共聚后水解法和共聚共水解法：1）共聚后水解法按照计量比加入去离子水，将原料加入其中并搅拌均匀形成单体溶液；然后在单体溶液中通入高纯氮气，并采用冷冻盐水或热循环水浴控制体系的温度（即聚合温度）；然后在单体溶液中加入引发剂引发聚合；聚合反应结束后，将水溶性疏水缔合聚合物胶体粉碎成颗粒，加入氢氧化钠或碳酸钠进行水解，并经干燥、粉碎后即得。其中，所述共聚单体包括双亲不饱和单体、疏水性烯属不饱和单体、单烯属不饱和酸、单烯属不饱和酸的碱金属、单烯属不饱和酸的铵盐以及非离子烯属不饱和单体中的任意一种或多种，并进一步推荐各单体的配比为（以质量份数计）：1-10份双亲不饱和单体或疏水性烯属不饱和单体、20-35份单烯属不饱和酸、和79-55份非离子烯属不饱和单体。较佳地，所述双亲不饱和单体可以是烷基二甲基烯丙基氯化胺，其中烷基链长可以为C6-C22，推荐C12-C20，进一步推荐为C14-C18。较佳地，所述疏水性烯属不饱和单体可以是N-烷基丙烯酰胺。较佳地，所述非离子烯属不饱和单体，可以是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺和N-甲基丙烯酰胺中的任意一种或多种。较佳地，所述单烯属不饱和酸可以是烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸；和/或，烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸的碱金属；和/或，烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸的铵盐。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物单体溶液的总单体浓度为15%-35%。较佳地，所述聚合温度范围为5～50℃。较佳地，所述引发剂为氧化还原引发剂和热引发剂的组合物，其中氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠的一种或几种；还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、尿素、三乙醇胺的一种或几种；热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐和偶氮二异丁酸二甲酯的一种或几种；所述引发剂的浓度为疏水单体和非离子单体总质量的0.05-1%，并进一步推荐为0.2-0.5%；较佳地，氢氧化钠或碳酸钠的加量为水溶性疏水缔合聚合物胶体质量的2-5%。较佳地，所述水解温度为75-95℃，水解时间为2～4小时。较佳地，所述干燥温度为90-110℃，干燥时间为2～4小时。2）共聚共水解法按照计量比加入去离子水，将原料加入其中并搅拌均匀形成单体溶液；再加入一定质量的氢氧化钠或碳酸钠，搅拌均匀；然后在单体溶液中通入高纯氮气，并采用冷冻盐水或热循环水浴控制体系的温度（即聚合温度）；然后在单体溶液中加入引发剂引发聚合；聚合反应结束后，将水溶性疏水缔合聚合物胶体粉碎成颗粒，并经干燥、粉碎后即得。其中，所述共聚单体包括双亲不饱和单体、疏水性烯属不饱和单体、单烯属不饱和酸、单烯属不饱和酸的碱金属、单烯属不饱和酸的铵盐以及非离子烯属不饱和单体中的任意一种或多种，并进一步推荐各单体的配比为（以质量份数计）：1-10份双亲不饱和单体或疏水性烯属不饱和单体、20-35份单烯属不饱和酸、和79-55份非离子烯属不饱和单体。较佳地，所述双亲不饱和单体可以是烷基二甲基烯丙基氯化胺，其中烷基链长可以为C6-C22，推荐C12-C20，进一步推荐为C14-C18。较佳地，所述疏水性烯属不饱和单体可以是N-烷基丙烯酰胺。较佳地，所述非离子烯属不饱和单体，可以是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺和N-甲基丙烯酰胺中的任意一种或多种。较佳地，所述单烯属不饱和酸可以是烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸；和/或，烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸的碱金属；和/或，烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸的铵盐。较佳地，所述水溶性疏水缔合聚合物单体溶液的总单体浓度为15%-35%。较佳地，所述引发剂为氧化还原引发剂和热引发剂的组合物，其中氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠的一种或几种；还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、尿素、三乙醇胺的一种或几种；热引发剂为偶氮二异丁腈、...