一种用于欠平衡钻井中的黄原胶复合凝胶以及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于欠平衡钻井中的黄原胶复合凝胶以及制备方法和应用，属于油田化学领域。本发明专利技术采用黄原胶为聚合物，乙酸铬为交联剂，淀粉、纳米二氧化硅、蒙脱土和锂藻土作为增韧材料，制备黄原胶复合凝胶；该黄原胶复合凝胶具有很好的粘弹性能、粘附力和耐压性能，能够满足欠平衡钻井现场中冻胶阀的要求，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于欠平衡钻井中的黄原胶复合凝胶以及制备方法和应用
本专利技术涉及油田化学领域，尤其涉及的是一种用于欠平衡钻井中的黄原胶复合凝胶以及制备方法和应用。
技术介绍
从世界范围的勘探形式来看，陆地和近海发现巨型、大型油气田的可能性越来越小，而现有技术水平和综合经济评价对深海油气资源的勘探和开发较少。为满足世界经济发展对石油的需求，目前石油勘探开发的重点已转移到中、小型油田、复杂地质地表条件下的油田、非常规油气资源以及中、后期油田的改造和挖潜。就我国来说，特殊油气资源分布于全国各大油田，其储量占总探明储量的三分之一以上。在常规油田的钻井过程中，由于长期的过平衡钻井导致油藏污染，堵塞的现象时有发生，而且相当一部分油田由于开发中后期压力递减而进入低压油田范畴，由此欠平衡钻井技术以其独特的优势获得了广泛的应用。欠平衡钻井技术钻井具有如下特点：可以在一定程度上减小对地层的伤害，并且保护油气层，增大油气层产量；同时可在钻井过程中动态监测地层情况，既提高了效率，又节约了成本，减少井漏事件的发生几率，并且降低压差卡钻风险，节约费用。但欠平衡钻井技术在实际应用中存在一些缺点，不压井起下钻装置在使用前需要大量时间安装设备，使用过程中也需要大量时间实现起钻和下钻作业，另外该装置在筛管完井过程中不能实现安全压井作业。井下套管阀则主要靠进口，成本较高，此外钻井过程由于存在井斜原因，钻具可能对其造成损害致使控制系统失灵。为了解决欠平衡完井存在的这些问题，提出了冻胶阀技术。在井筒内注入一段凝胶后，凝胶会在井筒内部形成冻胶，并依靠与井筒壁的粘附力而固定在井筒内部的一定高度处，从而起到阀的固定作用。其次，冻胶阀在井筒内封隔了冻胶阀下部的油气层与上部的钻井液，避免了两者接触，起到了封闭隔离的作用。最后，钻井完成后，可以加入破胶剂，实现冻胶阀破胶返排，同时，可以实现破胶时间可调，破胶强度可调，实现解阀。单纯的聚合物凝胶的机械强度不能达到现场应用的要求，因此，加入增韧材料增强冻胶阀的机械强度。传统的聚丙烯酰胺凝胶通常采用氧化破胶剂，破胶过程中不断产生氧气，氧气富集，容易发生爆炸。因此，采用生物聚合物制备冻胶阀，在破胶过程中可以采用生物酶破胶剂，既可以保证破胶的安全性，又可以自然降解，对环境无污染。因此，生物聚合物制备的冻胶阀成为了研究的热点。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于欠平衡钻井中的黄原胶复合凝胶以及制备方法和应用，本专利技术采用黄原胶为聚合物，乙酸铬为交联剂，淀粉、纳米二氧化硅、蒙脱土和锂藻土作为增韧材料，制备黄原胶复合凝胶；该黄原胶复合凝胶具有很好的粘弹性能、粘附力和耐压性能。本专利技术首先提供了一种黄原胶复合凝胶，其由包括如下组分的原料制成：以原料的总质量计，黄原胶的质量百分数为1％-4％；交联剂的质量百分数为0.2％-0.5％；增韧剂的质量百分数为0-10％，但不为0；余量为水；所述增韧剂选自锂藻土、淀粉、纳米二氧化硅和蒙脱土中的至少一种。所述的黄原胶复合凝胶中，所述黄原胶的质量百分数可为2％-4％；具体可为3％。所述黄原胶的数均分子量(Mn)可为300万-1800万，具体可为1000万-1800万，更具体可为1500-1800万或1800万。所述交联剂为乙酸铬。所述交联剂的质量百分数可为0.3％-0.5％，具体可为0.4％。所述增韧剂的质量百分数可为1％-10％、3％-10％、5％-10％、7％-10％、7％或10％。所述水为去离子水。所述的黄原胶复合凝胶中，所述纳米二氧化硅、所述蒙脱土和所述锂藻土均为纳米级。本专利技术还提供了所述黄原胶复合凝胶的制备方法，其包括如下步骤：将所述黄原胶、所述增韧剂和水混匀，然后加入所述交联剂，成胶，即得到所述黄原胶复合凝胶。上述的制备方法中，所述方法还包括将所述黄原胶溶于水中后静置的步骤；所述静置的时间为12-36h，具体可为24h。上述的制备方法中，所述成胶的温度为40-90℃，具体可为50℃；时间为6-36h，具体可为24h。本专利技术所提供的黄原胶复合凝胶在欠平衡钻井中的应用也属于本专利技术的保护范围。所述黄原胶复合凝胶用于欠平衡钻井中的冻胶阀。本专利技术通过在黄原胶中加入淀粉、纳米二氧化硅、蒙脱土或锂藻土作为增韧材料，增大了复合凝胶的流变性能、压缩性能、粘附力和耐压性能。本专利技术的黄原胶复合凝胶能够满足欠平衡钻井现场中冻胶阀的要求，具有很好的应用前景。附图说明图1为淀粉-黄原胶复合凝胶的弹性模量和粘性模量；其中，a为淀粉-黄原胶复合凝胶的弹性模量，b为淀粉-黄原胶复合凝胶的粘性模量。图2为淀粉-黄原胶复合凝胶的压缩应力-应变曲线图。图3为淀粉-黄原胶复合凝胶的粘附力曲线。图4为二氧化硅-黄原胶复合凝胶的粘性模量与弹性模量；其中，a为二氧化硅-黄原胶复合凝胶的弹性模量，b为二氧化硅-黄原胶复合凝胶的粘性模量。图5为二氧化硅-黄原胶复合凝胶的压缩应力-应变曲线图。图6为二氧化硅-黄原胶复合凝胶粘附力曲线。图7为蒙脱土-黄原胶复合凝胶的粘性模量与弹性模量；其中，a为蒙脱土-黄原胶复合凝胶的弹性模量，b为蒙脱土-黄原胶复合凝胶的粘性模量。图8为蒙脱土-黄原胶复合凝胶的压缩应力-应变曲线图。图9为蒙脱土-黄原胶复合凝胶粘附力曲线。图10为锂藻土-黄原胶复合凝胶的粘性模量与弹性模量；其中，a为锂藻土-黄原胶复合凝胶的弹性模量，b为锂藻土-黄原胶复合凝胶的粘性模量。图11为锂藻土-黄原胶复合凝胶的压缩应力-应变曲线图。图12为锂藻土-黄原胶复合凝胶的粘附力曲线。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中所用的黄原胶Mn＝1800万；乙酸铬为分析纯，购自北京现代东方精细化学品有限公司；淀粉为分析纯，购自天津市致远化学试剂有限公司；纳米二氧化硅为纳米级，购自浙江宇达化学有限公司；蒙脱土为纳米级，购自浙江宇达化学有限公司；锂藻土为分析纯，购自天津市致远化学试剂有限公司。下述实施例黄原胶复合凝胶的机械性能测试方法如下：1、流变性能测试黄原胶复合凝胶的流变性能使用德国哈克流变仪进行表征，选用PP20板-板几何测量体系，设置板间距为1mm。取适量的黄原胶复合凝胶，先进行频率扫描，此时应力扫描范围设置为0.1-250Pa，频率为1Hz，在复合凝胶的线性粘弹区内选出适宜的应力值，然后固定应力、频率，测量在该情况下的复合凝胶的粘弹性随时间的变化。保持整个测试过程的温度为25℃。2、耐压性能测试复合凝胶的耐压性能采用专利201610963885.4(压井用聚合物凝胶及其制备方法与应用)中说明书附图1的耐压装置，模拟复合凝胶在地层的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黄原胶复合凝胶，其由包括如下组分的原料制成：以原料的总质量计，黄原胶的质量百分数为1％-4％；交联剂的质量百分数为0.2％-0.5％；增韧剂的质量百分数为0-10％，但不为0；余量为水；/n所述增韧剂选自锂藻土、淀粉、纳米二氧化硅和蒙脱土中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种黄原胶复合凝胶，其由包括如下组分的原料制成：以原料的总质量计，黄原胶的质量百分数为1％-4％；交联剂的质量百分数为0.2％-0.5％；增韧剂的质量百分数为0-10％，但不为0；余量为水；
所述增韧剂选自锂藻土、淀粉、纳米二氧化硅和蒙脱土中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的黄原胶复合凝胶，其特征在于：所述黄原胶的质量百分数为3％；
所述黄原胶的数均分子量为300万-1800万；具体可为1800万；
所述水为去离子水。


3.根据权利要求1或2所述的黄原胶复合凝胶，其特征在于：所述交联剂为乙酸铬；
所述交联剂的质量百分数为0.4％。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的黄原胶复合凝胶，其特征在于：所述增韧剂的质量百分数为5％-10％。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：林梅钦，王柳，杨子浩，张娟，董朝霞，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11