本發(fā)明公開了一種高性能裂縫性地層用防漏堵漏凝膠及其制備方法，涉及油氣田鉆井液。

背景技術：

1、在油氣鉆井工程中，井漏問題一直是工程技術人員面臨的重大挑戰(zhàn)。井漏不僅會導致鉆井液損失、增加鉆井成本，還可能引發(fā)井壁坍塌、卡鉆等嚴重安全事故，嚴重影響鉆井作業(yè)的順利進行。在開采作業(yè)中，常常面臨地層砂巖、礫巖膠結疏松的問題，這些地層的承壓能力較弱，孔隙較為發(fā)育，因此容易發(fā)生井漏等復雜情況。在鉆井過程中，井筒的正負壓力不斷變化，這種情況下地層容易被壓開，從而形成人工誘導的裂縫，導致漏失問題的復雜性增加。另外，部分地區(qū)流沙層較為發(fā)育，一旦出現漏失，就可能導致井壁失穩(wěn)，進而增加砂橋卡鉆的風險。目前使用的防漏堵漏處理劑，雖然能通過粒徑匹配進行物理封堵以阻止漏失通道，提高地層的漏失壓力，但對于人工誘導裂縫和流沙層發(fā)育的地層效果不佳，對于提升地層的承壓能力和穩(wěn)定井壁基本沒有作用?，F有的堵漏材料通常在承壓能力、耐溫耐鹽性能等方面存在不足。在高溫高壓和高鹽環(huán)境下，這些材料的性能往往難以滿足實際需求。具體表現在：

2、1.承壓能力不足：現有材料在高壓力作用下容易破裂或變形，無法有效封堵裂縫性地層的漏失通道。

3、2.耐溫性能差：在高溫環(huán)境下，現有材料的穩(wěn)定性和力學性能會顯著下降，影響其堵漏效果。

4、3.耐鹽性能弱：高鹽環(huán)境下，現有材料的抗鹽侵能力不足，容易導致鉆井液性能惡化，增加失水和井壁坍塌的風險。

5、針對現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種新型的高性能防漏堵漏凝膠及其制備方法。本發(fā)明的凝膠具有以下創(chuàng)新點：

6、1.優(yōu)異的力學性能：通過特定的化學組成和結構設計，本發(fā)明的凝膠具有高承壓能力和良好的力學性能，能夠有效封堵裂縫性地層的漏失通道。

7、2.良好的環(huán)境響應能力：本發(fā)明的凝膠能夠智能響應不同的地層環(huán)境，自動調節(jié)其性能，以適應高溫高壓和高鹽等極端條件。

8、3.高耐溫耐鹽性能：通過特殊的化學設計和材料選擇，本發(fā)明的凝膠在高溫和高鹽環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定的性能，避免因環(huán)境變化導致的性能下降。

9、4.簡便的制備方法：本發(fā)明的凝膠制備方法簡單可行，易于規(guī)?；a，且對環(huán)境的影響較小。

10、通過這些創(chuàng)新點，本發(fā)明的防漏堵漏凝膠有望在油氣鉆井工程中發(fā)揮重要作用，提高鉆井液的性能，降低鉆井風險，提升鉆井效率。

技術實現思路

1、本發(fā)明旨在解決油氣鉆井過程中裂縫性地層井漏問題，特別是針對現有堵漏材料在承壓能力、耐溫耐鹽性能方面的不足，提供一種新型的高性能防漏堵漏凝膠及其制備方法。本發(fā)明的凝膠能夠適應高溫高壓和高鹽環(huán)境，同時具備優(yōu)異的力學性能和環(huán)境響應能力，實現更有效的堵漏。

2、本發(fā)明的技術解決方案主要包括以下幾個方面：

3、1.新型凝膠配方：本發(fā)明的防漏堵漏凝膠采用特定的化學組成，包括共聚反應單體、超細植物纖維、表面活性劑、引發(fā)劑、助溶劑、促進劑、聚合物粉末、鹽水溶液和水。這些組分的協同作用，賦予凝膠優(yōu)異的綜合性能。

4、2.共聚反應單體的創(chuàng)新設計：共聚反應單體由親水單體、疏水單體和功能化基團分子組成，通過精確控制各組分的質量比，實現凝膠的高承壓能力和良好的環(huán)境適應性。

5、3.超細植物纖維的應用：在本發(fā)明中，超細植物纖維通過與聚合物粉末的相互作用，被有效整合進凝膠體系中，從而顯著提升了凝膠的力學性能和環(huán)境適應性。這些纖維在凝膠基質中形成三維網絡結構，增強了凝膠的強度和韌性。聚合物粉末作為粘接劑，通過物理或化學結合，增強了纖維與凝膠的相互作用，并可能參與到化學交聯反應中，形成穩(wěn)定的三維交聯網絡。此外，超細植物纖維的吸水膨脹特性有助于封堵微小孔隙，減少鉆井液的濾失。聚合物粉末的環(huán)境響應性使得凝膠能夠智能調節(jié)其性能，以適應不同的地層條件。這種結合方式不僅提高了凝膠的穩(wěn)定性，尤其是在高溫高壓和高鹽環(huán)境下，還優(yōu)化了凝膠的制備工藝，實現了在裂縫性地層中的有效堵漏和鉆井液性能的穩(wěn)定保持。

6、4.抗高溫和抗高鹽性能：通過特殊的化學設計，本發(fā)明的凝膠在高溫和高鹽環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定的性能，有效避免了因環(huán)境變化導致的性能下降。

7、5.簡便的制備方法：本發(fā)明的凝膠制備方法簡單可行，易于規(guī)模化生產，且對環(huán)境的影響較小。

8、本發(fā)明的技術方案如下：

9、一種用于裂縫性地層的凝膠堵漏劑，包括以下質量百分比地原料：

10、共聚反應單體由親水單體、疏水單體和功能化基團分子組成，三者的質量比為6:3:1。親水單體包括但不限于丙烯酰胺、丙烯酸等，疏水單體如甲基丙烯酸十八烷基酯等，功能化基團分子則包括硬葡聚糖、殼聚糖等；

11、超細植物纖維用量為15-25％，其特征在于：所述超細植物纖維為細度150目木質纖維和200目木質纖維的混合物，其中，150目木質纖維、200目木質纖維均為篩余≤10％的木質纖維，混合重量比例為150目木質纖維：200目木質纖維＝30:70；

12、表面活性劑：用量為2.0-4.0％，作為穩(wěn)定劑，促進親水單體和疏水單體之間的疏水締合相互作用，增強凝膠的穩(wěn)定性。包括但不限于四聚丙烯苯磺酸鈉、月桂醇硫酸鈉等；

13、引發(fā)劑：用量為1.0-2.0％，用于啟動共聚反應單體的聚合過程。包括但不限于過硫酸鉀、過硫酸銨等；

14、助溶劑：用量為1.5-2.0％，加速引發(fā)劑和促進劑的溶解。包括但不限于硫酸鹽和/或含氮化合物等；

15、促進劑：用量為0.1-0.5％，加速聚合反應的進行。包括但不限于1,2-雙(二甲基氨基)乙烷、四乙烯五胺等；

16、聚合物粉末：用量為0.2-0.6，促進凝膠網絡形成，增加凝膠的粘接性；

17、鹽水溶液：用量為0.5-5％，提供凝膠所需的電解質環(huán)境。

18、本發(fā)明用于裂縫性地層的超分子凝膠堵漏劑的制備方法，技術方案包括以下步驟：

19、(1)混合親水單體和疏水單體，形成混合液a。

20、(2)加入功能化基團分子和表面活性劑，形成混合液b。

21、(3)加入引發(fā)劑和助溶劑，形成混合液c。

22、(4)加入促進劑和鹽水溶液，形成混合液d。

23、(5)將混合液d與超細植物纖維、聚合物粉末混合，攪拌至均勻分散，得到混合液e。

24、(6)通入氮氣(確保聚合反應過程中不會有氧氣干擾)后在特定溫度下靜置反應一段時間，得到超分子凝膠。

25、(7)反應完成后，將得到的超分子凝膠在一定條件下進行烘干，隨后進行粉碎，以得到所需的顆粒大小或粉末形態(tài)的超分子凝膠堵漏劑得到最后的產品。

26、優(yōu)選地，所述親水單體為甲基丙烯酸(maa)、丙烯酸(aa)、馬來酸(ma)、2-羥乙基甲基丙烯酸酯(hema)、甲基丙烯酸(maa)、丙烯酸丁酯(ba)中的三種以上的組合。

27、優(yōu)選地，所述疏水單體為苯乙烯(st)、丁二烯(bd)、異戊二烯(ip)、甲基丙烯酸異丁酯(i?bma)、甲基丙烯酸異辛酯(ioma)、甲基丙烯酸環(huán)己酯(chma)中的三種以上組合。

28、優(yōu)選地，所述功能化基團分子為聚羥基丁酸酯(phb)、聚十二烷酰胺(pa12)、黃蓍膠、羧甲基纖維素(cmc)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)中三種以上的組合。

29、優(yōu)選地，所述助溶劑為無水硫酸鈣和氯化銨地組合。

30、優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰(bpo)、過氧化環(huán)己酮、過氧化氫、過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁脂中的一種或兩種以上的組合。

31、優(yōu)選地，所述促進劑為1,2-雙(二甲基氨基)乙烷、四乙烯五胺、三氯化鋁、四甲基硫脲中的一種或兩種以上的組合。

32、優(yōu)選地，所述纖維具體為：聚丙烯纖維和聚乙烯醇纖維中的一種或兩種的組合。

33、優(yōu)選地，所述纖維的長度為3～5mm；所述纖維的直徑為10～20μm。

34、優(yōu)選地，所述促進劑為1,2-雙(二甲基氨基)乙烷、四乙烯五胺、三氯化鋁、四甲基硫脲中的一種或兩種以上的組合。

35、優(yōu)選地，所述聚合物粉末為聚乙烯醇(pva)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯酰胺(pam)中的一種或兩種的組合

36、優(yōu)選地，所述聚合物粉末的粒徑范圍為200～1000μm。

37、優(yōu)選地，步驟(6)中，所述靜置反應的溫度為55-70℃，靜置反應的時間為6-8小時。