技术领域
[0001] 本
发明涉及地质钻探、油气钻探及科学钻探过程中的堵漏技术领域，特别涉及一种堵漏用延迟交联凝胶及其制备方法。
背景技术
[0002]
地层漏失是金属矿、油气、地热等钻探中经常遇到的共同问题。地层漏失不仅造成泥浆的大量浪费，大幅增加钻探成本，还会带来一系列复杂的孔内事故，影响钻探效率。对于大裂缝、溶洞型等恶性漏失，常规的桥塞堵漏很难在井筒周围形成足够强度的封堵体，堵漏一次成功率较低，且此方法在小井眼、小环空条件下无法实施。而
水泥浆堵漏常常因为通道大流失掉而无法发挥作用或被
地下水稀释而无法
固化，导致堵漏失败。交联型
聚合物凝胶堵漏作为石油钻井工程中常用的化学堵漏技术之一，堵漏时不受漏失通道的限制，聚合物与交联剂在混合和流动状态下发生交联反应，并在漏层中滞留形成具有三维网络结构的粘弹体从而实现堵漏的目的。因而，交联型聚合物凝胶堵漏能进一步提高堵漏的适应性和堵漏效果，在解决恶性漏失及含地下水的漏层方面具有广阔的应用前景。
[0003] 在
现有技术存在的交联型聚合物凝胶中，所用成胶剂主要为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、瓜尔胶衍
生物、田菁胶及黄原胶等。现有交联型聚合物凝胶用作
堵漏材料还存在以下问题：(1)聚丙烯酰胺类交联凝胶为弱凝胶体系、用于堵水调剖时交联时间太长，不太适合用于堵漏；(2)选用冷水溶型聚乙烯醇制备凝胶，搅拌时聚乙烯醇极易起泡，而且
泡沫不易消除。另外，聚乙烯醇交联凝胶承压能
力不足，单独作为堵漏剂其堵漏效果不太明显；(3)现有
植物胶交联凝胶主要是用作压裂液，其交联时间普遍较短(小于10min)，当用于堵漏时会出现
泵送过程成胶体系在
钻杆内交联，导致泵送困难，也无法使其在最佳状态下进入漏层，封堵漏层效果不佳。如：
[0004] 中国
专利CN 105778874 A公开了一种钻井井下交联凝胶堵漏剂及其堵漏方法，所述堵漏剂包括高分子聚合物10％～30％、交联剂10％～30％、促凝剂或
缓凝剂0％～20％、高分子
纤维10％～30％、增韧剂2％～10％和分散剂10％～30％。该堵漏剂中交联剂组分加量大，在100℃～150℃下堵漏剂的固
化成型时间为1～8h。
[0005] 中国专利CN 105441046 B公开了一种适用于裂缝及溶洞堵漏的氢键水凝胶，所述氢键水凝胶的原料按重量份数比计由5～10份的聚乙烯醇、10～30份的多元醇、1～5份的催化剂、15～25份的盐、0～100份的加重剂和100份的水。该氢键水凝胶的初凝时间在120～240min不等，但是其凝胶强度一般(最大达32.59N)，不能满足深孔堵漏需求。
[0006] 中国专利CN 101896573 A公开了一种适于在高温(135～171℃)下使用的压裂液或交联组合物，所述压裂液或交联组合物由含水液体、盐水、热稳定、非延迟性
碱性缓冲剂、
有机酸、羟丙基瓜尔胶及锆交联剂组成，该交联组合物在135～171℃高温下交联时间小于10min。
[0007] 因此，亟需研制一种适用于不同钻孔深度、交联时间可控及较高承压能力的延迟交联凝胶。
发明内容
[0008] 为了解决钻探过程中钻遇裂缝型漏失地层、恶性漏失地层及含水层引起的
钻井液漏失、钻井液被稀释及井壁失稳问题，本发明提供了一种堵漏用延迟交联凝胶组合物及其制备方法。本发明的延迟交联凝胶组合物其交联时间可控，承压能力较高，而且耐温达150℃，广泛适用于地质钻探、油气钻探及科学钻探过程中的堵漏作业。
[0009] 一种堵漏用延迟交联凝胶组合物，由如下重量份数的组分组成：
[0010] 水100份，成胶剂0.5～1份，交联剂0.3～0.6份，延缓剂0.05～2份，增强剂10～20份，增韧剂10～20份，高温保护剂0～10份。
[0011] 所述成胶剂为羟丙基瓜尔胶与疏水缔合聚合物按照任意比例混合的混合物，成胶剂作用是作为延迟交联凝胶的主剂，用于提高水溶液的
粘度。
[0012] 所述交联剂为四正丙基锆酸酯，交联剂作用是与成胶剂高分子链发生交联反应，形成具有三维网络结构的凝胶。
[0013] 所述延缓剂为
柠檬酸钠、
乙二胺四乙酸二钠及
乙醇酸中的一种，延缓剂作用是延长交联剂与成胶剂的交联时间。
[0014] 所述增强剂为
硅酸镁锂及
硅酸镁
铝中的一种，增强剂作用是增强凝胶的强度。
[0015] 所述增韧剂为海泡石纤维、
玄武岩纤维、聚丙烯纤维及聚酯纤维中的一种，增韧剂作用是通过增加凝胶的韧性来进一步提高凝胶的强度和承压能力。
[0016] 所述高温保护剂为
硫代硫酸钠与亚
硫酸钾中的一种，高温保护剂作用是提高凝胶的高温
稳定性及耐温能力。
[0017] 本发明还提供了一种堵漏用延迟交联凝胶组合物的制备方法，其步骤是：(1)将水和增强剂混合，得到增强剂分散液；(2)将所述步骤(1)得到的增强剂分散液与增韧剂、延缓剂及高温保护剂混合，得到混合
浆液；(3)将所述步骤(2)得到的混合浆液与成胶剂混合，得到基液；(4)将所述步骤(3)得到的基液与交联剂混合，得到交联凝胶。
[0018] 本发明所述方法制得的堵漏用延迟交联凝胶组合物，抗温达150℃，交联时间30～120min可调，可泵送时间15～90min，凝胶承压强度≥7MPa。
[0019] 本发明与现有技术相比的有益效果在于：
[0020] (1)本发明的延迟交联凝胶组合物
温度适用范围广，既可用于深孔高温井段恶性漏失地层等堵漏作业也可用于浅孔低温漏失堵漏作业。
[0021] (2)通过添加延缓剂调控锆离子与羟丙基瓜尔胶、疏水聚合物链上羟基交联速度，突破现有羟丙基瓜尔胶交联凝胶的交联时间普遍过短(不超过10min)的技术难题，实现大幅延长室温下羟丙基瓜尔胶凝胶的交联时间。本发明的延迟交联凝胶组合物交联时间可控，25℃下成胶时间可控制在30～120min。
[0022] (3)延迟交联凝胶组合物中成胶剂与交联剂加量小，但交联后凝胶的凝胶强度较高，承压能力也较强，可满足5000m以浅钻孔恶性漏失堵漏要求。
[0023] (4)凝胶体系可
生物降解，不会残留地下造成环境污染。
具体实施方式
[0024] 下面结合具体
实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0025] 实施例中所用的材料均可从商业途径获得。羟丙基瓜尔胶购买于昆山京昆油田化学科技开发公司，疏水缔合聚合物GRF-1H购买于四川光亚聚合物化工有限公司，四正丙基锆酸酯购买于黄山市科贝瑞化工有限公司，柠檬酸钠购买于苏州旷世化工有限公司，乙醇酸购买于衢州市瑞尔丰化工有限公司，硅酸镁锂购买于南京百益可新材料科技有限公司，硅酸镁铝购买于南京海明斯新材料科技有限公司，海泡石纤维购买于灵寿县恒石矿产品加工厂，玄武岩纤维购买于常州筑威
建筑材料有限公司，聚丙烯腈纤维购买于泰安路强工程材料有限公司，硫代硫酸钠购买于正定县百润化工产品生产有限公司，亚
硫酸钾购买于淄博迪敏德化工有限公司。
[0026] 实施例1
[0027] 将30g硅酸镁锂加入200g水中混合得到硅酸镁锂分散液，而后加入40g玄武岩纤维及0.16g柠檬酸钠混合得到混合浆液，而后加入1.2g羟丙基瓜尔胶混合得到基液，最后加入0.6g四正丙基锆酸酯混合得到延迟交联凝胶。
[0028] 实施例2
[0029] 将40g硅酸镁铝加入200g水中混合得到硅酸镁锂分散液，而后加入20g海泡石纤维、2g乙醇酸及1g亚硫酸钾混合得到混合浆液，而后加入1.1g羟丙基瓜尔胶及0.9g疏水缔合聚合物混合得到基液，最后加入0.8g四正丙基锆酸酯混合得到延迟交联凝胶。
[0030] 实施例3
[0031] 将20g硅酸镁铝加入200g水中混合得到硅酸镁锂分散液，而后加入40g聚丙烯纤维、4g乙醇酸及2g硫代硫酸钠混合得到混合浆液，而后加入1.6g羟丙基瓜尔胶及0.4g疏水缔合聚合物混合得到基液，最后加入1.0g四正丙基锆酸酯混合得到延迟交联凝胶。
[0032] 堵漏用延迟交联凝胶组合物性能测试：
[0033] (a)交联时间测定：采用挑挂法，即在25℃水浴锅下向基液中加入交联剂，用玻璃棒不断搅拌，以延迟交联凝胶组合物形成能用玻璃棒挑挂起来的类固体粘弹物(冻胶)所需时间作为交联时间。
[0034] (b)凝胶承压能力测定：采用GGS71-B型高温高压滤失仪作为封闭滤失量测试仪器，将一片滤网(孔径0.60mm)放置在压滤釜底部内，再加入100g粒径为不同目数的
石英砂，尽量填平，然后缓慢、均匀地沿釜壁加入刚配制好的凝胶组合物，静置4h后，再加入150mL 5％
膨润土基浆加盖后在7MPa压力(滤失仪配套的
橡胶管最大耐压7.5MPa)下滤失30min，记录滤液体积及釜内剩余膨润土基浆的体积。
[0035] (c)耐温耐剪切性能测试：将完全交联后的延迟交联凝胶组合物装入FANN50高温高压流变仪，对样品以3.0℃/min±0.2℃/min升温速度加热，使
转子转动，
剪切速率为3s-1，当样品达到150℃温度时开始测定。使转子转速增加，当剪切速率达到170s-1(即100转/min)时连续剪切，记录剪切2h后的
表观粘度数值。
[0036] 堵漏用延迟交联凝胶组合物性能测试结果见下表1所示。
[0037] 表1延迟交联凝胶性能测试
[0038]
[0039]
[0040] 表1数据表明，本发明所述的延迟交联凝胶组合物能抗150℃高温，具有较强的耐温耐剪切性及承压能力，而且对于不同类型裂隙具有良好的堵漏效果。
[0041] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。
本技术领域的技术人员在本发明
基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以
权利要求书为准。
