1.本发明属于钻井液防漏堵漏技术领域，具体涉及一种触变自愈合凝胶堵漏剂及其制备方法于应用。
背景技术：2.井漏是钻井过程中最为常见且难以治理的井下复杂事故，主要发生于裂缝性、溶洞性以及破碎性地层中。针对井漏难题，现有技术主要是向漏失地层中注入堵漏材料封堵地层。聚合物凝胶多种高分子材料相互作用形成的黏弹性物质，变形性强，可突破漏失通道限制，是最为常用的堵漏材料之一，但是成胶时间难以控制，无法精准进入漏失层位，同时易造成大量材料的浪费和卡钻、井塌等事故。
3.智能化的聚合物凝胶堵漏材料可根据外界刺激做出响应以适应环境变化，提升应变能力，实现聚合物凝胶材料的可控化。触变自愈合聚合物凝胶体系具有可逆的超分子动态物理交联网络，在高剪切应力作用下具有流动性，静止条件下进入漏失通道并发生膨胀，形成具有一定强度的凝胶，有效避免凝胶在进入漏失通道前胶结，实现堵漏过程的可控化。
4.罗平亚院士根据结构流体理论与超分子化学原理研制开发了触变自愈合型聚合物特种凝胶znd[张新民，聂勋勇，王平全，等.特种凝胶在钻井堵漏中的应用[j].钻井液与完井液，2007，24(5)：83-84.]。鲁红升基于聚电解质理论、结构流体理论和超分子化学原理设计开发的聚合物凝胶堵漏剂dng[鲁红升，张太亮，黄志宇.一种新型堵漏凝胶dng的研究[j].钻井液与完井液，2010，27(3)：33-35.]。上述触变自愈合凝胶堵漏材料的大分子链中引入特种功能单体形成具有亲水-疏水微区结构，通过分子间作用形成可逆的超分子动态网络结构，利用剪切作用控制网络交联程度，实现凝胶材料的可控化。
[0005]
专利文献cn113501910a公开了一种多重非共价协同自愈合凝胶堵漏剂及其制备与应用，所述凝胶堵漏剂由第一共聚反应单体、第二共聚反应单体、表面活性剂、引发剂、第一交联剂、第二交联剂、促进剂、氯化钠水溶液配制而成，该凝胶堵漏剂在目标层位依靠离子键形成弱网络迅速实现初步愈合，在所述弱网络基础上形成基于疏水缔合反应的强网络，形成基于强/弱网络的能量耗散机制，力学强度良好，效果强于共价键愈合的凝胶堵漏剂。
[0006]
专利文献cn105504158a公开了一种在地层条件下可再交联的智能凝胶颗粒，所述凝胶颗粒由丙烯酰胺、阴离子单体、阳离子单体、n,n-乙烯基吡咯烷酮、ph值调节剂、引发剂、交联剂ⅰ、交联剂ⅱ、稳定剂、纳米颗粒和水配制而成，该智能凝胶颗粒进入地层后，在地层条件下颗粒重新交联，形成高强度凝胶，从而实现有效封堵。
[0007]
专利文献cn112250787a公开了一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂，所述的凝胶颗粒堵漏剂包括共聚单体、表面活性剂a、引发剂、交联剂和阳离子乳胶颗粒原料，该凝胶颗粒材料在受损后可恢复，以颗粒形式注入地层裂缝，愈合后可形成整体凝胶，达到有效封堵裂缝孔隙的目的。
[0008]
目前自愈合的智能凝胶堵漏材料的研究较少，触变自愈合凝胶堵漏材料的研究更
是处于初级阶段。现有触变自愈合凝胶堵漏材料难以满足不断出现的井漏难题，需要开发新的具备触变自愈合型的超分子凝胶堵漏剂，从而达到更加高效封堵裂缝的目的。
技术实现要素：[0009]
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种触变自愈合凝胶堵漏剂及其制备方法与应用，触变自愈合凝胶堵漏剂为剪切作用调控超分子网络结构实现触变自愈合的随钻凝胶堵漏剂。该凝胶堵漏剂随钻进入地层后，在高剪切应力下具有较高流动性，达到目标层后，在静止作用下逐渐形成良好的力学强度和膨胀性的整体凝胶，从而实现对裂缝孔隙的高效封堵。
[0010]
本发明的目的是提供一种触变自愈合凝胶堵漏剂。
[0011]
本发明的另一目的是提供上述触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法。
[0012]
本发明的再一目的是提供上述触变自愈合凝胶堵漏剂的应用。
[0013]
根据本发明的具体实施方式的触变自愈合凝胶堵漏剂，由以下原料制备，所述原料按重量份包括：
[0014]
丙烯酰胺20-30份，甲基丙烯酸羟乙酯0.05-0.1份，两性离子单体10-15份，第一疏水单体1.5-2份，第二疏水单体0.5-1份，引发剂0.05-0.5份，分散剂1-3份。
[0015]
根据本发明的具体实施方式的触变自愈合凝胶堵漏剂，其中，所述的两性离子单体为磺基甜菜碱丙烯酰胺；
[0016]
所述的第一疏水单体为丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十三氟辛酯中的一种或两种以上的组合；
[0017]
所述的第二疏水单体为苯乙烯、1-乙烯基咪唑、1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑中的一种或两种以上的组合；
[0018]
所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢、过氧化甲乙酮中的一种；
[0019]
进一步的，所述的分散剂为无机分散剂和有机分散剂的混合，所述无机分散剂为碳酸钙、纳米二氧化硅、滑石粉中的一种，所述有机分散剂为聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素中的一种或两种的混合，所述无机分散剂和有机分散剂的添加量之比为(5-10)：1。
[0020]
根据本发明的具体实施方式的触变自愈合凝胶堵漏剂，其中，所述的磺基甜菜碱丙烯酰胺为[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐中的一种或两种的组合。
[0021]
根据本发明的具体实施方式的触变自愈合凝胶堵漏剂，其中，所述原料还包括去离子水和ph调节剂，所述去离子水的添加量为100重量份；所述的ph调节剂为浓度10-20％的氢氧化钠溶液。
[0022]
根据本发明的具体实施方式的触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0023]
(1)按配比将丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、两性离子单体加入去离子水中，搅拌均匀并调节溶液ph值；加入分散剂，搅拌均匀，形成水相溶液a；
[0024]
(2)将第二疏水单体、引发剂加入到第一疏水单体中，搅拌均匀，形成有机相溶液
b；
[0025]
(3)将步骤(1)得到的所述相溶液a置于水浴锅内，控制温度至60-75℃，通入氮气15-30min，在500-800r/min搅拌速度下将步骤(2)得到的所述有机相溶液b逐滴加入到所述水相溶液a中，加入完毕后继续搅拌2-3h，形成溶液c；
[0026]
(4)将步骤(3)得到的所述溶液c保温静置，得触变自愈合凝胶基料；
[0027]
(5)将步骤(4)得到的所述触变自愈合凝胶基料干燥，粉碎，即得触变自愈合凝胶堵漏剂。
[0028]
根据本发明的具体实施方式的触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法，其中，步骤(5)中，所述保温时间为10-12h，保温温度为75-80℃。
[0029]
根据本发明的具体实施方式的触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法，其中，步骤(5)中，所述干燥具体为在55-70℃真空条件下干燥20-24h。
[0030]
步骤(5)中，粉碎的粒径根据现场要求做出调整。
[0031]
根据本发明的具体实施方式的触变自愈合凝胶堵漏剂的应用，将触变自愈合凝胶堵漏剂以颗粒形式分散在钻井液中，随钻进入目标地层。
[0032]
进一步的，所述堵漏剂颗粒的加量为钻井液质量的1-3.5％。
[0033]
本发明的触变自愈合凝胶堵漏剂，在高剪切作用下具有流动性，黏度小，静止条件下进入漏失通道并发生交联、膨胀，形成高强度的整体凝胶。其制备机理为：(1)第一疏水单体的引入，一方面使大分子链通过分子间疏水缔合自发聚集，形成可逆的超分子动态网络，该网络可以在剪切力作用下可逆打开，便于凝胶堵漏剂在地层中运移，另一方面这些疏水单体有助于维持网络的弹性；(2)在凝胶制备中引入两性离子组分，水合能力强，且产生分子链间和分子链内离子作用，增加网络结构的交联点，促进网络结构的形成；甲基丙烯酸羟乙酯的加入可以在自身网络内以及网络之间形成氢键作用力，该作用力与分子间离子作用有助于维持超分子体系，增强凝胶强度；(3)分子结构中引入的苯环、咪唑结构极大提高了凝胶的力学韧性，进一步增强凝胶强度。
[0034]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0035]
1.本发明的触变自愈合凝胶堵漏剂在地面形成凝胶颗粒，随钻进入地层，在剪切力作用下具有较高流动性，到达目标漏层后在静止条件下形成力学强度优良的整体凝胶，封堵地层，且凝胶具备较好的黏弹性和膨胀性，封堵性能良好。
[0036]
2.本发明的触变自愈合凝胶堵漏剂具有良好的抗水稀释性。
[0037]
3.本发明的触变自愈合凝胶堵漏剂依靠静电作用、氢键作用及疏水作用等非共价作用形成超分子结构的动态网络，在剪切作用下可以可逆打开，在目标漏层实现自愈合，及时封堵漏失地层，有效节约封堵时间，效果良好。
[0038]
4.本发明的触变自愈合凝胶堵漏剂与钻井液的配伍性优良，制备简单，适合规模生产。
[0039]
5.本发明的触变自愈合凝胶堵漏剂可根据漏失层特征调节其颗粒大小，适用性广泛。
具体实施方式
[0040]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行
详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0041]
在一些较为具体的实施方案中，触变自愈合凝胶堵漏剂由以下原料制备，所述原料按重量份包括：
[0042]
丙烯酰胺20-30份，甲基丙烯酸羟乙酯0.05-0.1份，两性离子单体10-15份，第一疏水单体1.5-2份，第二疏水单体0.5-1份，引发剂0.05-0.5份，分散剂1-3份。
[0043]
其中，所述的两性离子单体为磺基甜菜碱丙烯酰胺；
[0044]
所述的第一疏水单体为丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十三氟辛酯中的一种或两种以上的组合；
[0045]
所述的第二疏水单体为苯乙烯、1-乙烯基咪唑、1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑中的一种或两种以上的组合；
[0046]
所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢、过氧化甲乙酮中的一种；
[0047]
所述的分散剂为碳酸钙、纳米二氧化硅、滑石粉中的一种与聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素中的一种或两种的组合，组合时其质量配比为(5-10)：1。
[0048]
其中，所述的磺基甜菜碱丙烯酰胺为[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐中的一种或两种的组合。
[0049]
其中，所述原料还包括去离子水和ph调节剂，所述去离子水的添加量为100重量份；所述的ph调节剂为浓度10-20％的氢氧化钠溶液，调节后溶液的ph值为5.0-8.0。
[0050]
触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0051]
(1)按配比将丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、两性离子单体加入去离子水中，搅拌均匀；加入ph调节剂调节溶液ph值；加入分散剂，搅拌均匀，形成水相溶液a；
[0052]
(2)将第二疏水单体、引发剂加入到第一疏水单体中，搅拌均匀，形成有机相溶液b；
[0053]
(3)将步骤(1)得到的所述相溶液a置于水浴锅内，控制温度至60-75℃，通入氮气15-30min，在500-800r/min搅拌速度下将步骤(2)得到的所述有机相溶液b逐滴加入到所述水相溶液a中，加入完毕后继续搅拌2-3h，形成溶液c；
[0054]
(4)将步骤(3)得到的所述溶液c保温静置，得触变自愈合凝胶基料；
[0055]
(5)将步骤(4)得到的所述触变自愈合凝胶基料干燥，粉碎，即得触变自愈合凝胶堵漏剂。
[0056]
其中，在一更为具体的实施案例之中，步骤(5)中，所述保温时间为10-12h，保温温度为75-80℃。
[0057]
步骤(5)中，所述干燥具体为在55-70℃真空条件下干燥20-24h。
[0058]
以下通过实施例进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
[0059]
实施例中的所用原料为常规市购材料，纳米二氧化硅原料的粒径为1-100nm。
[0060]
下面实施例中以1重量份代表1kg。
[0061]
实施例1
[0062]
一种触变自愈合凝胶堵漏剂，它由下述重量配比的原料制成：去离子水100份，丙烯酰胺20份，甲基丙烯酸羟乙酯0.05份，两性离子单体15份，第一疏水单体1.5份，第二疏水单体1份，引发剂0.1份，分散剂1.2份，10％氢氧化钠水溶液适量。
[0063]
所述的两性离子单体为[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵；所述的第一疏水单体为甲基丙烯酸十二氟庚酯；所述的第二疏水单体为1-乙烯基咪唑；所述的引发剂为偶氮二异丁腈；所述的分散剂为碳酸钙与聚乙烯醇两种原料的组合，所述的碳酸钙与聚乙烯醇两种原料的质量之比为5：1；所述的聚乙烯醇为聚乙烯醇1788型。
[0064]
所述的触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法包括如下步骤：
①
按重量配比称取所用原料，将丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵加入到去离子水中，搅拌均匀，加入10％氢氧化钠水溶液调节ph值为5.0～8.0，加入碳酸钙，聚乙烯醇1788 0.2份，搅拌均匀后得水相溶液a；
②
将1-乙烯基咪唑、偶氮二异丁腈加入到甲基丙烯酸十二氟庚酯中，搅拌均匀后得有机相溶液b；
③
将水相溶液a置于水浴锅内，控制温度至60℃，通入氮气15min，在500r/min搅拌速度下将有机相溶液b逐滴加入到水相溶液a中，加入完毕后继续搅拌3h，得溶液c；
④
将溶液c保温10h，保温温度为75℃，得触变自愈合凝胶基料；
⑤
将触变自愈合凝胶基料在55℃真空条件下干燥20h，粉碎，过筛，即得粒径为20目的触变自愈合凝胶堵漏剂。
[0065]
实施例2
[0066]
一种触变自愈合凝胶堵漏剂，它由下述重量配比的原料制成：去离子水100份，丙烯酰胺30份，甲基丙烯酸羟乙酯0.1份，两性离子单体12份，第一疏水单体2份，第二疏水单体0.5份，引发剂0.3份，分散剂3份，10％氢氧化钠水溶液适量；
[0067]
所述的两性离子单体为[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐；所述的第一疏水单体为丙烯酸十二氟庚酯和丙烯酸十三氟辛酯两种原料的组合，丙烯酸十二氟庚酯与丙烯酸十三氟辛酯质量之比为1：1；所述的第二疏水单体为1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑；所述的引发剂为过氧化苯甲酰；所述的分散剂为纳米二氧化硅与羟丙基甲基纤维素两种原料的组合，纳米二氧化硅与羟丙基甲基纤维素两种原料的质量之比为10：1；所述的纳米二氧化硅的粒径为30nm；
[0068]
上述触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述。
[0069]
实施例3
[0070]
一种触变自愈合凝胶堵漏剂，它由下述重量配比的原料制成：去离子水100份，丙烯酰胺25份，甲基丙烯酸羟乙酯0.06份，两性离子单体10份，第一疏水单体1.8份，第二疏水单体0.7份，引发剂0.1份，分散剂2份，20％氢氧化钠水溶液适量；
[0071]
所述的两性离子单体为[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐两种原料的组合，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐的质量之比为1：1；所述的第一疏水单体为丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯两种原料的组合，丙烯酸月桂酯与甲基丙烯酸十二氟庚酯质量之比为2：1；所述的第二疏水单体为苯乙烯和1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑两种原料的组
合，苯乙烯与1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑质量之比为1：1；所述的引发剂为过氧化氢二异丙苯；所述的分散剂为滑石粉与聚乙烯醇两种原料的组合，碳酸钙与聚乙烯醇两种原料的质量之比为8：1；所述的聚乙烯醇为聚乙烯醇1788型。
[0072]
上述触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述。
[0073]
实施例4
[0074]
一种触变自愈合凝胶堵漏剂，它由下述重量配比的原料制成：去离子水100份，丙烯酰胺28份，甲基丙烯酸羟乙酯0.1份，两性离子单体12份，第一疏水单体2份，第二疏水单体1份，引发剂0.3份，分散剂1.5份，15％氢氧化钠水溶液适量。
[0075]
所述的两性离子单体为[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐两种原料的组合，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐的质量之比为2：1；所述的第一疏水单体为丙烯酸十三氟辛酯；所述的第二疏水单体为苯乙烯和1-乙烯基咪唑两种原料的组合，苯乙烯和1-乙烯基咪唑质量之比为1.5：1；所述的引发剂为过氧化氢二异丙苯；所述的分散剂为碳酸钙与聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素三种原料的组合，所述的碳酸钙与聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素三种原料的质量之比为8：0.5：0.5；所述的聚乙烯醇为聚乙烯醇1788型。
[0076]
上述触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述。
[0077]
实施例5
[0078]
一种触变自愈合凝胶堵漏剂，它由下述重量配比的原料制成：去离子水100份，丙烯酰胺25份，甲基丙烯酸羟乙酯0.1份，两性离子单体15份，第一疏水单体1.8份，第二疏水单体0.8份，引发剂0.2份，分散剂2.5份，10％氢氧化钠水溶液适量；
[0079]
所述的两性离子单体为[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐；所述的第一疏水单体为甲基丙烯酸十二氟庚酯和丙烯酸十三氟辛酯两种原料的组合，甲基丙烯酸十二氟庚酯与丙烯酸十三氟辛酯质量之比为2：1；所述的第二疏水单体为1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑；所述的引发剂为过氧化甲乙酮；所述的分散剂为碳酸钙与羟丙基甲基纤维素两种原料的组合，碳酸钙与羟丙基甲基纤维素两种原料的质量之比为8：1；
[0080]
上述触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述。
[0081]
实施例6
[0082]
一种触变自愈合凝胶堵漏剂，它由下述重量配比的原料制成：去离子水100份，丙烯酰胺30份，甲基丙烯酸羟乙酯0.1份，两性离子单体12份，第一疏水单体2份，第二疏水单体1份，引发剂0.5份，分散剂3份，20％氢氧化钠水溶液适量；
[0083]
所述的两性离子单体为[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐两种原料的组合，[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐的质量之比为1：3；所述的第一疏水单体为丙烯酸月桂酯；所述的第二疏水单体为1-乙烯基咪唑和1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑两种原料的组合，1-乙烯基咪唑与1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑质量之比为1：2；所述的引发剂为偶氮二异丁腈；所述的分散剂为纳米二氧化硅与聚乙烯醇两种原料的组合，纳米二氧化硅与聚乙烯醇两种原料的质量之比为10：1；所述的纳米二氧化硅的粒径为50nm；所述的聚乙烯醇为聚
乙烯醇1788型。
[0084]
上述触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法如实施例1所述。
[0085]
对比例1
[0086]
一种堵漏剂，除不加入甲基丙烯酸羟乙酯外，其余皆采用与实施例1相同的原料和制备方法获得。
[0087]
对比例2
[0088]
一种堵漏剂，除不加入两性离子单体外，其余皆采用与实施例1相同的原料和制备方法获得。
[0089]
对比例3
[0090]
一种堵漏剂，除不加入第一疏水单体外，其余皆采用与实施例1相同的原料和制备方法获得。
[0091]
对比例4
[0092]
一种堵漏剂，除不加入第二疏水单体外，其余皆采用与实施例1相同的原料和制备方法获得。
[0093]
对比例5
[0094]
一种堵漏剂，除不加入分散剂外，其余皆采用与实施例1相同的原料和制备方法获得。
[0095]
以下是本发明的试验部分：
[0096]
试验1触变自愈合凝胶堵漏剂触变性能测试
[0097]
试验方法步骤：
[0098]
(1)将已制得的触变自愈合凝胶堵漏剂10重量份加入100重量份水，在100℃下静置4h自愈合为整体凝胶体系；
[0099]
(2)取步骤(1)中的凝胶体系10重量份，使用高速搅拌器以600r/min转速进行剪切(这个剪切速度是更加适用于在实际地层中钻杆中的速度)，剪切时间为30min；
[0100]
(3)将步骤(2)搅拌后的凝胶置于100℃恒温箱内，静置；
[0101]
(3)使用dnj-5s旋转式黏度计在自动测量模式下测量静置0h，1h，2h，3h和4h时的凝胶黏度。
[0102]
静置不同时间下凝胶黏度如表1所示。
[0103]
表1各实施例和对比例随静置时间的黏度比较
[0104][0105]
从表1可以看出，本发明的凝胶在剪切作用下，形成的超分子网络被破坏，黏度小，具有良好流动性，当静置时，体系依靠离子作用、疏水作用以及氢键作用等重新形成超分子网络，黏度逐渐增加。以上试验表明，本发明的触变自愈合凝胶颗粒具有良好的触变性，在随钻进入地层后，在剪切力作用下黏度小，具有高流动性，便于凝胶堵漏剂在地层中运移，在目标漏层静止条件下形成整体凝胶，黏度变大，封堵地层。对比例1中未加入甲基丙烯酸羟乙酯，影响了部分氢键的形成，限制了凝胶黏度的增加，对比例2和对比例3中未加入两性离子单体和第一疏水单体，导致凝胶颗粒无法形成超分子网络结构，限制了凝胶的性能，这说明两性离子单体和第一疏水单体在超分子凝胶形成中至关重要，对比例4中未加入第二疏水单体，导致凝胶体系黏度比实施例中黏度低(第二疏水单体的作用主要表现在提高凝胶强度上)，对比例5中未加入分散剂，影响了疏水单体的均匀分散，导致性能很差，说明单体的分散性对疏水网络结构的形成是至关重要的。
[0106]
试验2触变自愈合凝胶堵漏剂抗水稀释性能测试
[0107]
试验方法步骤：
[0108]
(1)将已制得的触变自愈合凝胶堵漏剂30重量份加入300重量份水，在100℃下静置4h自愈合为整体凝胶体系；
[0109]
(2)取步骤(1)中的10重量份凝胶体系3份，其中一份加入30重量份水进行稀释，另一份加入20重量份水进行稀释；最后一份不加水，作为对比试验；
[0110]
(3)将步骤(2)中的三份稀释液置于100℃恒温箱内静置4h；
[0111]
(4)后使用dnj-5s旋转式黏度计在自动测量模式下后试样稀释前后黏度；
[0112]
各实施例和对比例稀释前后凝胶黏度如表2所示。
[0113]
表2各实施例和对比例稀释前后黏度比较
[0114][0115][0116]
从表2可以看出，本发明的触变自愈合凝胶在水的稀释作用下黏度始终保持在78000mpa
·
s以上，几乎保持不变，说明本发明凝胶具有很强的抗水稀释能力较好，在水稀释作用下，其强度和成胶效果仍然良好。对比例1中未加入甲基丙烯酸羟乙酯，导致凝胶颗粒抗水稀释性较差；对比例2和对比例3中未加入两性离子单体和第一疏水单体，离子作用和疏水缔合作用的缺失导致凝胶网络结构初始黏度很高，且易被水稀释，对比例2和3说明两性离子单体和第一疏水单体对凝胶的黏度和抗水稀释性非常重要，对比例4未加入第二疏水单体，影响了凝胶的抗水稀释性(第二疏水单体的作用主要表现在提高凝胶强度上)，对比例5中未加入分散剂，影响了疏水单体不能够均匀分散，影响与亲水单体的反应过程，导致凝胶材料虽有抗水稀释性但是凝胶黏度较小。
[0117]
试验3触变自愈合凝胶堵漏剂触变自愈合效果测试
[0118]
试验方法步骤：
[0119]
(1)将已制得的触变自愈合凝胶堵漏剂10重量份加100重量份水，在100℃下静置4h自愈合为整体凝胶体系；
[0120]
(2)取步骤(1)中制得的凝胶体系，切割为两块长2cm、宽1cm、高3cm的长方体块状试样；
[0121]
(3)将步骤(2)中的一块长2cm、宽1cm、高3cm的长方体块状试样使用wdw-20电子式万能试验机测其室温下拉伸至断裂时的长度l1；
[0122]
(4)将步骤(2)中的另一块长2cm、宽1cm、高3cm的长方体块状试样加入搅拌杯中，在15000r/min下搅拌30min，停止搅拌，在100℃下静置4h再次自愈合为整体凝胶体系；
[0123]
(5)将步骤(4)制得的凝胶体系切割为长2cm、宽1cm、高3cm的长方体块状试样，再次使用wdw-20电子式万能试验机测其室温下拉伸至断裂时的长度l2；
[0124]
利用以下公式计算触变自愈合凝胶堵漏剂的触变自愈合率θ：
[0125]
触变自愈合率：θ＝l2/l1*100％
[0126]
各实施例中制得的触变自愈合堵漏剂的触变自愈合率测试结果见表3。
[0127]
试验4触变自愈合凝胶堵漏剂随钻封堵承压强度测试
[0128]
(1)含触变自愈合凝胶堵漏剂颗粒的钻井液基浆配制：取4份膨润土，缓慢加入到以2000r/min搅拌下的100份蒸馏水中，继续搅拌2h，停止搅拌，密闭养护24h，得钻井液基浆；将10重量份触变自愈合凝胶颗粒分散于100重量份的钻井液基浆中，得到含有触变自愈合凝胶颗粒的钻井液基浆；
[0129]
(2)最大承压强度测试a：将含有触变自愈合凝胶颗粒的钻井液基浆在2000r/min搅拌速度下搅拌30min，倒入dly-4型高温高压静动态堵漏仪泥浆罐中，在300r/min转速下升温至100℃停止搅拌，固定压力为0.4mpa，含有触变自愈合凝胶颗粒的钻井液基浆经过缝宽为0.1mm的裂缝模型，在凝胶未愈合时，出口漏失量较大，当出口漏失量缓慢下降至不变时，可认为凝胶颗粒将裂缝封堵；在100℃下愈合4h后，缓慢增加堵漏仪的压力直至产生漏失，此时所对应的压力即为最大封堵承压强度τa，试验结果见表1。
[0130]
(3)最大承压强度测试b：将将含有触变自愈合凝胶颗粒的钻井液基浆在2000r/min搅拌速度下搅拌30min，倒入dly-4型高温高压静动态堵漏仪泥浆罐中，在300r/min转速下升温至100℃停止搅拌，固定压力为0.4mpa，含有触变自愈合凝胶颗粒的钻井液基浆经过缝宽为3mm的裂缝模型，在凝胶未愈合时，出口漏失量较大，当出口漏失量缓慢下降至不变时，可认为凝胶颗粒将裂缝封堵；在100℃下愈合4h后，缓慢增加堵漏仪的压力直至产生漏失，此时所对应的压力即为最大封堵承压强度τb，试验结果见表3。
[0131]
表3各实施例制备的触变自愈合凝胶堵漏剂性能测试结果
[0132][0133][0134]
从表3可以看出，本发明的触变自愈合凝胶颗粒触变自愈合率在88％以上，100℃下对于0.1mm裂缝的最大封堵承压能力在5mpa以上，对于3mm裂缝的最大封堵承压能力在7mpa以上，以上试验表明，本发明的触变自愈合凝胶颗粒具有良好的触变自愈合能力和封
堵承压能力。对比例1中未加入甲基丙烯酸羟乙酯，限制了部分氢键作用的形成，影响了凝胶的自愈合能力和承压强度；对比例2中未加入两性离子单体，离子作用的缺失导致凝胶网络结构自愈合能力差，凝胶强度差，对比例3中未加入第一疏水单体，形成的凝胶自愈合能力很弱，承压强度变得很差；对比例2和3说明两性离子单体和第一疏水单体对凝胶的自愈合能力至关重要，对比例4未加入第二疏水单体，导致凝胶中缺少刚性的支撑结构，限制了凝胶的承压强度，对比例5中未加入分散剂，影响了疏水单体的分散，导致凝胶性能减弱，说明疏水单体的分散对于凝胶网络结构的重要性。
[0135]
以上试验说明，本发明制备的触变自愈合凝胶堵漏剂具有良好的触变性和抗水稀释性能，在泵送条件下具有良好的流动性，到达漏失地层可形成具有很高黏度的整体凝胶且很难被水稀释，触变自愈合能力强，力学强度大，封堵承压能力强，在不同的裂缝中都具有良好的封堵能力，本发明中制备的触变自愈合凝胶堵漏剂原料缺一不可。在使用过程中可充分利用泵送条件随钻进入目标漏失地层进行有效封堵裂缝，提升了凝胶堵漏过程的可控化。
[0136]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种触变自愈合凝胶堵漏剂，其特征在于，所述触变自愈合凝胶堵漏剂包括以下重量份的原料：丙烯酰胺20-30份，甲基丙烯酸羟乙酯0.05-0.1份，两性离子单体10-15份，第一疏水单体1.5-2份，第二疏水单体0.5-1份，引发剂0.05-0.5份，分散剂1-3份。2.根据权利要求1所述的触变自愈合凝胶堵漏剂，其特征在于，所述的两性离子单体为磺基甜菜碱丙烯酰胺；所述的第一疏水单体为丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十三氟辛酯中的一种或两种以上的组合；所述的第二疏水单体为苯乙烯、1-乙烯基咪唑、1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑中的一种或两种以上的组合；所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢、过氧化甲乙酮中的一种；所述的分散剂为无机分散剂和有机分散剂的混合，所述无机分散剂为碳酸钙、纳米二氧化硅、滑石粉中的一种，所述有机分散剂为聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素中的一种或两种的混合，所述无机分散剂和有机分散剂的添加量之比为(5-10)：1。3.根据权利要求2所述的触变自愈合凝胶堵漏剂，其特征在于，所述的磺基甜菜碱丙烯酰胺为[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐中的一种或两种的组合。4.根据权利要求1所述的触变自愈合凝胶堵漏剂，其特征在于，所述原料还包括去离子水和ph调节剂，所述去离子水的添加量为100重量份；所述的ph调节剂为浓度10-20％的氢氧化钠溶液。5.制备权利要求1-4任一所述的触变自愈合凝胶堵漏剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)按配比将丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、两性离子单体加入去离子水中，搅拌均匀并调节溶液ph值；加入分散剂，搅拌均匀，形成水相溶液a；(2)将第二疏水单体、引发剂加入到第一疏水单体中，搅拌均匀，形成有机相溶液b；(3)将步骤(1)得到的所述相溶液a置于水浴锅内，控制温度至60-75℃，通入氮气15-30min，在500-800r/min搅拌速度下将步骤(2)得到的所述有机相溶液b逐滴加入到所述水相溶液a中，加入完毕后继续搅拌2-3h，形成溶液c；(4)将步骤(3)得到的所述溶液c保温静置，得触变自愈合凝胶基料；(5)将步骤(4)得到的所述触变自愈合凝胶基料干燥，粉碎，即得触变自愈合凝胶堵漏剂。6.根据权利要求5所述的触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，加入ph调节剂调节溶液ph值为5.0-8.0；步骤(4)中，所述保温时间为10-12h，保温温度为75-80℃。7.根据权利要求5所述的触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述干燥具体为在55-70℃真空条件下干燥20-24h。8.一种所述的触变自愈合凝胶堵漏剂的应用，其特征在于，将触变自愈合凝胶堵漏剂以颗粒形式分散在钻井液中，随钻进入目标地层。
9.根据权利要求5所述的触变自愈合凝胶堵漏剂的应用，其特征在于，所述堵漏剂颗粒的加量为钻井液质量的1-3.5％。
技术总结本发明涉及钻井液防漏堵漏技术领域，具体为一种触变自愈合凝胶堵漏剂及其制备方法，触变自愈合凝胶堵漏剂堵漏剂是由下述原料制成：丙烯酰胺20-30份，甲基丙烯酸羟乙酯0.05-0.1份，两性离子单体10-15份，第一疏水单体1.5-2份，第二疏水单体0.5-1份，引发剂0.05-0.5份，分散剂1-3份。本发明还提供了触变自愈合凝胶堵漏剂的制备方法。本发明形成的触变自愈合凝胶堵漏剂为可逆的超分子动态交联网络，具有优良的触变自愈合能力和封堵承压能力，可实现对目标漏层的有效封堵。目标漏层的有效封堵。
技术研发人员：周芳芳 王金树 褚会丽 刘春艳
受保护的技术使用者：承德石油高等专科学校
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/7/5
