一种地热井可降解胶塞液及利用可降解胶塞液封层的方法
阅读说明：本技术 一种地热井可降解胶塞液及利用可降解胶塞液封层的方法 (Geothermal well degradable rubber plug liquid and method for sealing layer by utilizing degradable rubber plug liquid ) 是由 周涛 范旭良 宋江莉 王磊 周小勤 王静 彭兰贞 陈丽娟 于 2021-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种地热井可降解胶塞液及利用可降解胶塞液封层的方法,该胶塞液包含以下重量份的原料：异佛尔酮二异氰酸酯40份、聚己内酯多元醇100份,2,2-二羟甲基丙酸4份,丁二醇5份,三乙胺3份,乙二胺2份,蒸馏水1300份、丙烯酰胺100-150份、过硫酸铵1份、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1份。该胶塞液与井筒具有较好的粘接强度,可满足封层需要。固化后的胶塞可在双氧水溶液的作用下发生破胶。(The invention discloses a geothermal well degradable rubber plug liquid and a method for sealing a layer by utilizing the degradable rubber plug liquid, wherein the rubber plug liquid comprises the following raw materials in parts by weight: 40 parts of isophorone diisocyanate, 100 parts of polycaprolactone polyol, 4 parts of 2, 2-dimethylolpropionic acid, 5 parts of butanediol, 3 parts of triethylamine, 2 parts of ethylenediamine, 1300 parts of distilled water, 100 parts of acrylamide, 150 parts of ammonium persulfate and 1 part of N, N-methylene bisacrylamide. The rubber plug liquid has better bonding strength with a shaft, and can meet the requirement of a sealing layer. The solidified rubber plug can be broken under the action of the hydrogen peroxide solution.)
技术领域
本发明涉及一种地热井可降解胶塞液及利用可降解胶塞液封层的方法。
背景技术
在修井作业、压裂作业中，由于地层压力与井筒内部压力不平衡，需要对目标层位进行封堵。液体胶塞能够实现对目的层的封堵，并可在施工完成后破胶排出井筒，因此受到广泛关注。现有的液体胶塞主要针对油气井领域，其本质为水凝胶。主要采用瓜胶，聚丙烯酰胺等物质为聚合物基体，经交联后形成水凝胶体系。液体胶塞存在的问题是胶塞的抓壁力不强。这是由于油气井中大都含有大量的原油、天然气等易燃易爆物质，致使这类胶塞在设计过程中，成胶物质及相应破胶剂的选用都受到一定的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种地热井可降解胶塞液，以实现固化后的胶塞具有良好的封堵能力，同时能在较短时间内快速破胶并排出井筒。为此，本发明的技术方案如下：一种地热井可降解胶塞液，包含以下重量份的原料：异佛尔酮二异氰酸酯40 份、聚己内酯多元醇100 份、2,2-二羟甲基丙酸4 份、丁二醇5 份、三乙胺3 份、乙二胺2 份、蒸馏水1300 份、丙烯酰胺100-150 份、过硫酸铵1 份、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1 份。
所述聚己内酯的平均分子量为1800-2000。
本发明还提供所述油气井堵漏液的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）以重量份计，在反应釜中加入聚己内酯多元醇100 份，加热至75℃，保温0.5h。进一步将反应体系温度加热至110℃，并在250Pa 下抽真空脱水0.5h，然后降温至65℃；
（2）在搅拌条件下向反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸4 份、丁二醇5 份、异佛尔酮二异氰酸酯40 份，将反应体系温度升温至80℃，反应5h；
（3）将反应体系温度降温至50℃，再加入三乙胺3 份并反应0.5h。随后向体系中加入蒸馏水300 份、乙二胺2 份，继续搅拌反应2h 后，将反应体系降温至25℃；
（4）向反应体系中加入蒸馏水1000 份、丙烯酰胺100-150 份、过硫酸铵1 份、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1 份，继续搅拌0.1h，停止搅拌得到所述地热井用可降解胶塞液。
本发明的有益效果是：本发明将聚酯型氨酯材料引入到聚丙烯酰胺水凝胶中，可形成互穿网络结构，大大增强所形成的高分子凝胶的机械强度。本发明适用目标层温度范围为90℃-110℃，胶塞液在井筒中会迅速发生聚合反应，形成水凝胶。聚合后丙烯酰胺会束缚中体系中原本自由移动的水分子，此时聚氨酯分子会显示出优良的粘接性能，大幅提高胶塞与井筒的粘接强度，从而赋予胶塞良好的承压性能。同时，聚酯型聚氨酯分子含有大量容易降解的酯键，其降解性能远优于聚醚型聚氨酯降解性能，在目标地层温度下，聚酯型聚氨酯能够与双氧水作用发生降解。胶塞中聚丙烯酰胺分子同样可在双氧水的作用下发生高分子链的断裂，从而赋予胶塞可降解的性能。
本发明还提供利用可降解胶塞液封层的方法，包括如下步骤：
（1）将油管下放至目标层位后，从油管中向井筒内泵注100L-200L 的可降解胶塞液，并利用清水将可降解胶塞液顶替到目标层位，目标层位温度为90℃-110℃；
（2）上提油管使油管与可降解胶塞液脱离接触， 4h后可降解胶塞液固化成型，完成封堵；（3）待施工结束后，向井筒中下入油管至胶塞上方0.5m 处，通过油管将浓度为15%的过氧化氢水溶液泵送至胶塞所在位置进行破胶。待胶塞降解后，从油管中注入清水，将降解产物冲洗至井筒外。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的说明：
实施例1
按照下列重量称取各原料：异佛尔酮二异氰酸酯40kg、聚己内酯多元醇（平均分子量为1800）100 kg、2,2-二羟甲基丙酸4 kg、丁二醇5kg、三乙胺3 kg、乙二胺2 kg、蒸馏水1300kg、丙烯酰胺100kg、过硫酸铵1kg、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1kg。
制备方法：
（1）在反应釜中加入聚己内酯多元醇100kg，加热至75℃，保温0.5h。进一步将反应体系温度加热至110℃，并在250Pa 下抽真空脱水0.5h，然后降温至65℃；
（2）在搅拌条件下向反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸4 kg，丁二醇5 kg，异佛尔酮二异氰酸酯40 kg，将反应体系温度升温至80℃，反应5h；
（3）将反应体系温度降温至50℃，再加入三乙胺3 kg 并反应0.5h。随后向体系中加入蒸馏水300kg，乙二胺2kg，继续搅拌反应2h 后，将反应体系降温至25℃；
（4）向反应体系中加入蒸馏水1000kg、丙烯酰胺100kg、过硫酸铵1kg、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1kg，继续搅拌0.1h，停止搅拌得到所述地热井用可降解胶塞液。
一种利用可降解胶塞液封层的方法，包括如下步骤：
（1）将油管下放至目标层位后，从油管中向井筒内泵注100L 的可降解胶塞液，并利用清水将可降解胶塞液顶替到目标层位，目标层位温度为90℃；
（2）上提油管使油管与可降解胶塞液脱离接触， 4h 后可降解胶塞液固化成型，完成封堵；
（3）待施工结束后，向井筒中下入油管至胶塞上方0.5m 处，通过油管将浓度为15%的过氧化氢水溶液泵送至胶塞所在位置进行破胶。待胶塞降解后，从油管中注入清水，将降解产物冲洗至井筒外。
实施例2
按照下列重量称取各原料：异佛尔酮二异氰酸酯40kg、聚己内酯多元醇（平均分子量为1900）100 kg、2,2-二羟甲基丙酸4 kg、丁二醇5 kg、三乙胺3 kg、乙二胺2 kg、蒸馏水1300kg、丙烯酰胺100kg、过硫酸铵1kg、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1kg。
制备方法：
（1）在反应釜中加入聚己内酯多元醇100kg，加热至75℃，保温30min。进一步将反应体系温度加热至110℃，并在250Pa 下抽真空脱水30min，然后降温至65℃；
（2）在搅拌条件下向反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸4 kg、丁二醇5 kg、异佛尔酮二异氰酸酯40 kg，将反应体系温度升温至80℃，反应5h；
（3）将反应反应体系温度降温至50℃，再加入三乙胺3kg 并反应20min。随后向体系中加入蒸馏水300kg、乙二胺2kg，继续搅拌反应2h 后，将反应体系降温至25℃；
（4）向体系中加入蒸馏水1000kg、丙烯酰胺125kg、过硫酸铵1kg、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1kg，继续搅拌0.1h，停止搅拌得到所述地热井用可降解胶塞液。
一种利用可降解胶塞液封层的方法，包括如下步骤：
（1）将油管下放至目标层位后，从油管中向井筒内泵注150L 的可降解胶塞液，并利用清水将可降解胶塞液顶替到目标层位，目标层位温度为100℃；
（2）上提油管使油管与可降解胶塞液脱离接触， 4h 后可降解胶塞液固化成型，完成封堵；
（3）待施工结束后，向井筒中下入油管至胶塞上方0.5m 处，通过油管将浓度为15%的过氧化氢水溶液泵送至胶塞所在位置进行破胶。待胶塞降解后，从油管中注入清水，将降解产物冲洗至井筒外。
实施例3
按照下列重量称取各原料：异佛尔酮二异氰酸酯40kg、聚己内酯多元醇（平均分子量为2000）100 kg、2,2-二羟甲基丙酸4 kg、丁二醇5kg、三乙胺3 kg、乙二胺2 kg、蒸馏水1300kg、丙烯酰胺150kg、过硫酸铵1kg、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1kg。
制备方法：
（1）在反应釜中加入聚己内酯多元醇100kg，加热至75℃，保温30min。进一步将反应体系温度加热至110℃，并在250Pa 下抽真空脱水30min，然后降温至65℃；
（2）在搅拌条件下向反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸4 kg、丁二醇5 kg、异佛尔酮二异氰酸酯40 kg，将反应体系温度升温至80℃，反应5h；
（3）将反应体系温度降温至50℃，再加入三乙胺3 kg 并反应20min。随后向体系中加入蒸馏水300kg、乙二胺2kg，继续搅拌反应2h 后，将反应体系降温至25℃；
（4）向反应体系中加入蒸馏水1000kg，丙烯酰胺150kg，过硫酸铵1kg、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1kg，继续搅拌0.1h，停止搅拌得到所述地热井用可降解胶塞液。
一种利用可降解胶塞液封层的方法，包括如下步骤：
（1）将油管下放至目标层位后，从油管中向井筒内泵注200L 的可降解胶塞液，并利用清水将可降解胶塞液顶替到目标层位，目标层位温度为110℃；
（2）上提油管使油管与可降解胶塞液脱离接触， 4h 后可降解胶塞液固化成型，完成封堵；
（3）待施工结束后，向井筒中下入油管至胶塞上方0.5m 处，通过油管将浓度为15%的过氧化氢水溶液泵送至胶塞所在位置进行破胶。待胶塞降解后，从油管中注入清水，将降解产物冲洗至井筒外。
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