本发明涉及油气工程技术领域，特别涉及一种凝胶堵漏剂及其制备方法和应用。
背景技术：
井漏是钻井过程中因岩石存在裂缝、断层或溶洞等漏层，由于正压差的作用钻井液进入漏层的现象。随着油气勘探开发的深入，钻遇大裂缝、溶洞性复杂漏失地层逐渐增多，漏失成为困扰油气勘探开发顺利进行的一个技术难题。一旦井漏发生后需要进行堵漏作业，在钻井堵漏作业中，通常是通过泵送设备将堵漏材料泵送至漏层，待堵漏材料在漏层形成隔断层后，再进行后续钻井工作。常用的堵漏方法有桥浆堵漏和注水泥堵漏，但堵漏材料易受地层水和泥浆的污染、稀释，导致堵漏材料软化、降解或者流失，最终导致堵漏失败。
中国发明专利(CN101863643A)公开了一种疏水凝胶复合水泥，通过疏水凝胶引进水泥体系的方式，提高了一次性堵漏成功率，使其超过50％；中国发明专利(CN105567190A)公开了一种油气田钻井堵漏作业中的凝胶堵漏剂及其制备方法，采用水溶液聚合，具有吸水膨胀能力强、含有多种与漏层可形成力学相互作用的功能基团可提高堵漏材料在漏层的滞留能力的优点。
但是，由于现有凝胶堵漏技术中的凝胶堵漏剂都属于整体交联凝胶，其胶粘时间控制不好容易导致泵入困难，且凝胶不能固化，导致堵漏后承压能力弱，易发生复漏。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种凝胶堵漏剂及其制备方法和应用。本发明提供的凝胶堵漏剂流动性好、易于泵送，封堵漏层后其填塞层随时间逐渐增强直至固化，封堵效果好、承压能力强且不易复漏。
本发明提供了一种凝胶堵漏剂，包括以下重量份的组分：
水100份；
球状凝胶15～20份；
增稠剂0.6～1.1份；
促进剂3～6份；
密度调节剂0～50份。
优选的，所述球状凝胶的粒径为0.5～30mm。
优选的，所述球状凝胶的粒径为0.5～2mm。
优选的，所述球状凝胶的粒径为2～5mm。
优选的，所述球状凝胶的粒径为5～30mm。
优选的，所述增稠剂包括羟丙基甲基纤维素、瓜尔豆胶、黄原胶、卡拉胶和聚丙烯酰胺类聚合物中的一种或多种。
优选的，所述促进剂包括二乙基氨基丙胺、间苯二甲二胺、咪唑、甲基咪唑、乙基咪唑、乙基甲基咪唑和二乙基甲基甲苯二胺中的一种或两种。
优选的，所述密度调节剂包括氯化钾、氯化钠、甲酸钾和硅酸钠中的一种或多种。
本发明还提供了上述技术方案所述凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水和增稠剂混合，得到混合浆液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合浆液与密度调节剂混合，得到基液；
(3)将所述步骤(2)得到的基液与球状凝胶混合，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)将所述步骤(3)得到的凝胶堵漏剂前驱体与促进剂混合，得到凝胶堵漏剂。
本发明还提供了上述技术方案所述凝胶堵漏剂或按照上述技术方案制备的凝胶堵漏剂在油井堵漏中的应用。
本发明提供了一种凝胶堵漏剂，包括以下重量份的组分：水100份；球状凝胶15～20份；增稠剂0.6～1.1份；促进剂3～6份；密度调节剂0～50份。本发明提供的凝胶堵漏剂中的球状凝胶悬浮分散在基液中，无交联作用，流动性好、易于泵送，作为载体将凝胶泵送到漏层，挤入漏失通道，封堵漏层；球状凝胶本身具有桥架封堵作用，间相溶性好，与岩石胶结能力强，在温度压力作用下能挤入漏层形成一个整体的不动凝胶，完全封堵漏层，其强度逐渐增强，直至固化；凝胶堵漏剂不会整体固化交联，只有其中的球状凝胶本体固化，固化后可替出，施工安全，不需要扫塞。实验结果表明，本发明提供的凝胶堵漏剂4h即可固化，固化后承压能力为7MPa，用于堵漏时漏失量可低至856mL。
具体实施方式
本发明提供了一种凝胶堵漏剂，包括以下重量份的组分：水100份；球状凝胶15～20份；增稠剂0.6～1.1份；促进剂3～6份；密度调节剂0～50份。
本发明提供的凝胶堵漏剂包括15～20份球状凝胶，优选为16～18份。在本发明中，所述球状凝胶的粒径优选为0.5～30mm。在本发明中，所述球状凝胶的直径根据预判漏失通道的尺寸进行选择。在本发明中，当漏失通道的裂缝宽度为1～3mm时，所述球状凝胶的粒径更优选为0.5～2mm；当漏失通道的裂缝宽度为3～5mm时，所述球状凝胶的粒径更优选为2～5mm；当漏失通道的裂缝宽度为10mm以上时，所述球状凝胶的粒径更优选为5～30mm，最优选为10～20mm。
本发明对所述球状凝胶的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售堵漏用凝胶即可。在本发明中，所述球状凝胶优选为荆州嘉华科技有限公司生产的凝胶堵漏剂SoftSET。在本发明中，所述球状凝胶为封堵漏层的主要材料，可均匀的分散悬浮在基液中，具有桥架封堵作用，间相溶性好，与岩石胶结能力强，在温度压力作用下能挤入漏层形成一个整体的不动凝胶。
本发明提供的凝胶堵漏剂包括0.6～1.1份增稠剂，优选为0.8～1.0份。在本发明中，所述增稠剂优选包括羟丙基甲基纤维素、瓜尔豆胶、黄原胶、卡拉胶和聚丙烯酰胺类聚合物中的一种或多种。在本发明中，所述增稠剂为堵漏剂基液的增稠主体，可以增稠基液，从而使球状凝胶更好的悬浮和分散。
本发明提供的凝胶堵漏剂包括3～6份促进剂，优选为4～5份。在本发明中，所述促进剂优选包括二乙基氨基丙胺、间苯二甲二胺、咪唑、甲基咪唑、乙基咪唑、乙基甲基咪唑和二乙基甲基甲苯二胺中的一种或两种。在本发明中，所述促进剂可在一定温度下促进球状凝胶的固化，用于调控凝胶固化时间，协助凝胶固化完成。
本发明提供的凝胶堵漏剂包括0～50份密度调节剂，优选为10～40份，更优选为20～30份。在本发明中，所述密度调节剂的添加量依据实际所需密度进行选择。在本发明中，所述密度调节剂优选包括氯化钾、氯化钠、甲酸钾和硅酸钠中的一种或多种。在本发明中，所述密度调节剂用于调整基液的密度，使球状凝胶在基液中悬浮分散。
本发明提供的凝胶堵漏剂包括100份水，上述组分的重量份数都是以100份水为基准。
本发明还提供了上述技术方案所述凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水和增稠剂混合，得到混合浆液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合浆液与密度调节剂混合，得到基液；
(3)将所述步骤(2)得到的基液与球状凝胶混合，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)将所述步骤(3)得到的凝胶堵漏剂前驱体与促进剂混合，得到凝胶堵漏剂。
本发明将水和增稠剂混合，得到混合浆液。本发明对所述混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。本发明优选在搅拌条件下将所述增稠剂加入水中得到混合浆液。在本发明中，所述搅拌优选为机械搅拌；所述搅拌的速率优选为4000～6000rpm，更优选为4500～5500rpm；所述搅拌的时间优选为15～20min。
得到混合浆液后，本发明将所述混合浆液与密度调节剂混合，得到基液。本发明对所述混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。在本发明中，所述混合浆液与密度调节剂的混合优选在搅拌条件下进行。在本发明中，所述搅拌优选为机械搅拌；所述搅拌的速率优选为4000～6000rpm，更优选为4500～5500rpm；所述搅拌的时间优选为15～20min。
得到基液后，本发明将所述基液与球状凝胶混合，得到凝胶堵漏剂前驱体。本发明对所述混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。在本发明中，所述基液与球状凝胶的混合优选在搅拌条件下进行。在本发明中，所述搅拌优选为机械搅拌；所述搅拌的速率优选为300～400rpm，更优选为340～360rpm；所述搅拌的时间优选为3～5min。
得到凝胶堵漏剂前驱体后，本发明将所述凝胶堵漏剂前驱体与促进剂混合，得到凝胶堵漏剂。本发明对所述混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。在本发明中，所述凝胶堵漏剂前驱体与促进剂的混合优选在搅拌条件下进行。在本发明中，所述搅拌优选为机械搅拌；所述搅拌的速率优选为300～400rpm，更优选为340～360rpm；所述搅拌的时间优选为3～5min。
本发明还提供了上述技术方案所述凝胶堵漏剂或按照上述技术方案制备的凝胶堵漏剂在油井堵漏中的应用，优选包括以下步骤：
(a)将凝胶堵漏剂泵入井筒，使凝胶堵漏剂填充预计封堵井段；
(b)憋挤凝胶堵漏剂，使凝胶堵漏剂进入漏点；
(c)球状凝胶固化，完成封堵。
本发明优选将凝胶堵漏剂泵入井筒，使凝胶堵漏剂填充预计封堵井段。本发明对所述填充封堵井段的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的泵入堵漏剂的方法即可。本发明优选用钻具下入漏点以上10～20米处，将凝胶堵漏剂泵入井筒。在本发明中，当漏速为10m3/h以下时，优选采用含有0.5～2mm粒径的球状凝胶的凝胶堵漏剂。在本发明中，当漏速为10m3/h以上时，所述钻具优选为光钻杆。在本发明中，所述泵入的速率优选为1.3～1.7m3/min。
完成所述填充后，本发明优选对凝胶堵漏剂进行憋挤，使凝胶堵漏剂进入漏点。本发明优选在憋挤前将钻具起出凝胶堵漏剂，关闭防喷器。在本发明中，所述憋挤的压力优选为1～3MPa，更优选为1.8～2.2MPa；所述憋挤的频率优选为1～3次/h；所述憋挤的憋入量优选为0.5～1.2m3/次，更优选为0.8～1.0m3/次。
本发明优选在憋挤3～5次后进行候凝，使球状凝胶固化，完成封堵。在本发明中，所述候凝的时间为4～10h，更优选为6～8h。
完成所述固化后，本发明优选对堵漏后的堵漏剂进行后处理。在本发明中，所述后处理优选包括凝胶堵漏剂基液的替出和多余固化球状凝胶的去除。在本发明中，优选采用钻井液将凝胶堵漏剂基液替出。在本发明中，优选采用振动筛将多余的固化球状凝胶筛除。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的凝胶堵漏剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
(1)在5000rpm搅拌速率下，将0.8重量份羟丙基甲基纤维素加入100重量份水中，得到混合浆液，搅拌15min；
(2)在5000rpm搅拌速率下，将35重量份氯化钾加入混合浆液中，得到基液，搅拌15min；
(3)在350rpm搅拌速率下，将10重量份粒径为0.5～2mm的球状凝胶加入基液中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)在350rpm搅拌速率下，将3重量份二乙基氨基丙胺加入凝胶堵漏剂前驱体中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂。
利用高温高压裂缝堵漏仪对本实施例制备得到的凝胶堵漏剂进行测试，在80℃条件下对宽度为1.0mm的裂缝进行封堵，性能测试结果如表1所示。
实施例2:
(1)在4000rpm搅拌速率下，将0.8重量份瓜尔豆胶加入100重量份水中，得到混合浆液，搅拌20min；
(2)在4000rpm搅拌速率下，将30重量份氯化钠加入混合浆液中，得到基液，搅拌20min；
(3)在300rpm搅拌速率下，将10重量份粒径为0.5～2mm的球状凝胶加入基液中，搅拌5min，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)在300rpm搅拌速率下，将5重量份间苯二甲二胺加入凝胶堵漏剂前驱体中，搅拌5min，得到凝胶堵漏剂。
利用高温高压裂缝堵漏仪对本实施例制备得到的凝胶堵漏剂进行测试，在80℃条件下对宽度为2.0mm的裂缝进行封堵，性能测试结果如表1所示。
实施例3:
(1)在6000rpm搅拌速率下，将0.8重量份黄原胶加入100重量份水中，得到混合浆液，搅拌15min；
(2)在6000rpm搅拌速率下，将30重量份甲酸钾加入混合浆液中，得到基液，搅拌15min；
(3)在400rpm搅拌速率下，将15重量份粒径为0.5～2mm的球状凝胶加入基液中，搅拌3min，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)在400rpm搅拌速率下，将5重量份咪唑加入凝胶堵漏剂前驱体中，搅拌3min，得到凝胶堵漏剂。
利用高温高压裂缝堵漏仪对本实施例制备得到的凝胶堵漏剂进行测试，在80℃条件下对宽度为3.0mm的裂缝进行封堵，性能测试结果如表1所示。
实施例4:
(1)在4500rpm搅拌速率下，将0.8重量份卡拉胶加入100重量份水中，得到混合浆液，搅拌15min；
(2)在4500rpm搅拌速率下，将40重量份硅酸钠加入混合浆液中，得到基液，搅拌15min；
(3)在400rpm搅拌速率下，将10重量份粒径为2～5mm的球状凝胶加入基液中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)在400rpm搅拌速率下，将5重量份甲基咪唑加入凝胶堵漏剂前驱体中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂。
利用高温高压裂缝堵漏仪对本实施例制备得到的凝胶堵漏剂进行测试，在80℃条件下对宽度为3.0mm的裂缝进行封堵，性能测试结果如表1所示。
实施例5:
(1)在5500rpm搅拌速率下，将0.8重量份羟丙基甲基纤维素加入100重量份水中，得到混合浆液，搅拌15min；
(2)在5500rpm搅拌速率下，将35重量份氯化钾加入混合浆液中，得到基液，搅拌15min；
(3)在400rpm搅拌速率下，将15重量份粒径为2～5mm的球状凝胶加入基液中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)在400rpm搅拌速率下，将5重量份乙基咪唑加入凝胶堵漏剂前驱体中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂。
利用高温高压裂缝堵漏仪对本实施例制备得到的凝胶堵漏剂进行测试，在80℃条件下对宽度为5.0mm的裂缝进行封堵，性能测试结果如表1所示。
实施例6:
(1)在5000rpm搅拌速率下，将0.8重量份羟丙基甲基纤维素加入100重量份水中，得到混合浆液，搅拌20min；
(2)在5000rpm搅拌速率下，将35重量份氯化钾加入混合浆液中，得到基液，搅拌15min；
(3)在400rpm搅拌速率下，将15重量份粒径为5～10mm的球状凝胶加入基液中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)在400rpm搅拌速率下，将5重量份乙基甲基咪唑加入凝胶堵漏剂前驱体中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂。
利用高温高压裂缝堵漏仪对本实施例制备得到的凝胶堵漏剂进行测试，在80℃条件下对宽度为10.0mm的裂缝进行封堵，性能测试结果如表1所示。
实施例7:
(1)在5000rpm搅拌速率下，将0.8重量份羟丙基甲基纤维素加入100重量份水中，得到混合浆液，搅拌20min；
(2)在5000rpm搅拌速率下，将25重量份氯化钾加入混合浆液中，得到基液，搅拌20min；
(3)在400rpm搅拌速率下，将15重量份粒径为10～20mm的球状凝胶加入基液中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂前驱体；
(4)在400rpm搅拌速率下，将6重量份二乙基甲基甲苯二胺加入凝胶堵漏剂前驱体中，搅拌4min，得到凝胶堵漏剂。
利用高温高压裂缝堵漏仪对本实施例制备得到的凝胶堵漏剂进行测试，在80℃条件下对宽度为10.0mm的裂缝进行封堵，性能测试结果如表1所示。
实施例8:
(1)将钻具下入漏点以上10～20米处，将实施例1中制备得到的凝胶堵漏剂以1.5m3/min的速率泵入井筒，填充预计封堵井段；
(2)将钻具起出，关闭防喷器，以2MPa压力进行憋挤，憋入量0.8m3/次，憋挤频率为1～3次/h，憋挤4次；
(3)候凝6h，使球状凝胶固化，完成封堵；
(4)用钻井液将凝胶堵漏剂基液替出，用振动筛将多余的固化球状凝胶筛除。
表1本发明实施例得到的凝胶堵漏剂的封堵性能
由以上实施例可以看出，本发明提供的凝胶堵漏剂4h即可固化，固化后承压能力为7MPa，用于堵漏时漏失量可低至856mL。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。