本发明属于油气钻井工程
技术领域：
，具体涉及一种壳膜结构堵漏材料、制备方法及使用方法。
背景技术：
：井漏是油气钻井工程中最普遍也是最常见的技术难题之一，不仅会增加钻井时间、损失钻井液、干扰地质录井工作，还可能引起遇阻、卡钻、井塌等一系列井下复杂事件，严重还会导致井喷、井眼报废等井下事故发生，造成重大的经济损失，影响勘探开发进程，全球每年因井漏造成的损失多大数亿美元以上。单从某油气田的几个大型漏失层，据统计某年一年堵漏材料损耗近5000万元，单井堵漏平均损耗时间近200小时，严重增加了钻井成本费用。技术实现要素：本发明提供了一种壳膜结构堵漏材料、制备方法及使用方法，目的在于提供一种使注入裂缝中的不同形状、不同配比、不同颗粒级配的顺磁质、抗磁质、铁磁质快速磁化，迅速形成具有一定承压能力的相对稳定的网状的立体堵漏骨架，充满裂缝，配合液相堵漏剂实现快速堵漏的堵漏材料。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种壳膜结构堵漏材料，包括铝膜、fe3o4和明胶；所述的fe3o4外包裹一层明胶，形成以明胶为外壳、具有内腔的胶囊状物；包裹明胶的fe3o4外包裹铝膜，所述的铝膜外包裹一层明胶。所述的fe3o4是由形状为环形、三角形、正方形、等腰梯形、圆柱形或棱柱形的fe3o4混合而成。所述的包裹明胶的fe3o4是直径为2-20mm的圆球体，且其密度为0.92-2.1g/cm3。所述的包裹明胶的fe3o4的圆球体内注有氮气。所述的明胶采用的是工业明胶。所述的明胶包裹的厚度为0.5-1.5mm。所述的铝膜的厚度为0.2-0.5mm。一种壳膜结构堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：第一步：在温度为68-72°的条件下，用明胶对配比的fe3o4进行热熔过塑，同时向明胶内腔里注入预设氮气；第二步：将步骤一制成的材料外镀铝膜；第三步：将经第二步镀铝膜后的材料外壁，在温度为58-62°的条件下，进行明胶的热熔过塑，并且制成圆形。一种壳膜结构堵漏材料的使用方法，将一种壳膜结构堵漏材料与钻井泥浆按照10-15∶85-90的重量比混合后直接加入井内，被循环钻井泥浆带入井底。所述的钻井泥浆的ph值在8-10之间。有益效果：(1)本发明利用地球磁场原理，通过地磁场和磁介质相互作用，使注入裂缝中的不同形状、不同配比、不同颗粒级配的磁介质快速磁化，迅速形成具有一定承压能力的相对稳定的网状的立体堵漏骨架，充满裂缝，配合液相堵漏剂实现快速堵漏，不仅节约了堵漏的用时，且节约了成本。(2)本发明通过在包裹fe3o4的明胶内腔注入氮气的多少，实现了材料密度的调节。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例，详细说明如后。具体实施方式下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一：一种壳膜结构堵漏材料，包括铝膜、fe3o4和明胶；所述的fe3o4外包裹一层明胶，形成以明胶为外壳、具有内腔的胶囊状物；包裹明胶的fe3o4外包裹铝膜，所述的铝膜外包裹一层明胶。井底磁场大小和方向基本稳定，且方向基本是南北向。一个磁场经过介质后，其磁场强弱和方向会发生变化。当井底裂缝中投入若干个磁介质fe3o4后，磁介质fe3o4在井底不同大小和方向的作用力下，在裂缝中形成不同形状的固定结构。铝膜作用机理如下：铝膜的主要作用是包被屏蔽磁介质fe3o4，使其顺利下入井底，然后溶解反应使金属屏蔽作用失效，使磁介质fe3o4发挥作用。金属铝在溶液中容易与水发生溶解反应，并释放热量，形成低温稳稳定产物al(oh)3、中温稳定产物alo(oh)、高温稳定产物al2o3和h2。2al 6h2o＝2al(oh)3 3h2↑2al 4h2o＝2alo(oh) 3h2↑2al 3h2o＝2al2o3 3h2↑本实施例中的明胶的作用是：外层的明胶层实现了钻井液与铝膜的隔离；内层明胶层实现了铝与磁介质fe3o4的隔离。本发明充分利用了地磁场和磁介质相互作用，使注入裂缝中的不同形状、不同配比、不同颗粒级配的磁介质快速磁化，迅速形成具有一定承压能力的相对稳定的网状的立体堵漏骨架，充满裂缝，配合液相堵漏剂实现快速堵漏。实施例二：一种壳膜结构堵漏材料，在实施例一的基础上：所述的fe3o4是由形状为环形、三角形、正方形、等腰梯形、圆柱形或棱柱形的fe3o4混合而成。在实际使用时，采用多种形状的fe3o4，使得fe3o4进入裂缝后结构更加稳定，且能更好的固定。实施例三：一种壳膜结构堵漏材料，在实施例一的基础上：所述的包裹明胶的fe3o4是直径为2-20mm的圆球体，且其密度为0.92-2.1g/cm3。进一步的，所述的包裹明胶的fe3o4的圆球体内注有氮气。在实际使用时，工业乳胶的采用有利于裂缝各骨架及堵漏材料的粘合，有利于提高裂缝的封堵速度和承压能力。包裹明胶的fe3o4采用直径为2-20mm的圆球体的技术方案，制作的价格相对便宜，且使其与钻井液混合后密度稳定，能与钻井液有机的配合，较好的实现堵漏。包裹明胶的fe3o4的圆球体内注有氮气，通过冲入的氮气多少改变了材料密度，方便的实现了材料密度的调节。实施例四：一种壳膜结构堵漏材料，在实施例一的基础上：所述的明胶采用的是工业明胶。进一步的，所述的明胶包裹的厚度为0.5-1.5mm。进一步的，所述的铝膜的厚度为0.2-0.5mm。在实际使用时，明胶采用的是工业明胶，它作为一种隔离介质，能够延迟反应发生，它不仅具有调节密度，推迟反应的优点，还具有溶解后无毒无害，不影响堵漏液体性能参数的优点，价格低廉，性能可靠且货源充足。空心纤维作为一种现场常用的堵漏材料，易于配制，价格低廉，性能可靠。明胶包裹采用厚度为0.5-1.5mm的技术方案，既保证了延迟时间又保证了材料合理的密度，价格低廉，素材方便，性能可靠，且溶解后不影响堵漏液体的性能参数。铝膜屏蔽了四氧化三铁，阻止了它与套管发生磁化，产生吸引。膜厚采用厚度为0.2-0.5mm的技术方案，不仅满足了现场施工时间的需要，且反应后不影响堵漏液体的性能参数。实施例五：一种壳膜结构堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：第一步：在温度为68-72°的条件下，用明胶对配比的fe3o4进行热熔过塑，同时向明胶内腔里注入预设氮气；第二步：将步骤一制成的材料外镀铝膜；第三步：将经第二步镀铝膜后的材料外壁，在温度为58-62°的条件下，进行明胶的热熔过塑，并且制成圆形。采用本发明技术方案制备的堵漏材料，能够充分利用地磁场和磁介质相互作用，使注入裂缝中的不同形状、不同配比、不同颗粒级配的磁介质快速磁化，迅速形成具有一定承压能力的相对稳定的网状的立体堵漏骨架，充满裂缝，配合液相堵漏剂实现快速堵漏，不仅节约了堵漏的用时，且节约了成本。实施例六：一种壳膜结构堵漏材料的使用方法，将一种壳膜结构堵漏材料与钻井泥浆按照10-15∶85-90的重量比混合后直接加入井内，被循环钻井泥浆带入井底。进一步的，所述的钻井泥浆的ph值在8-10之间。在实际使用时，堵漏基浆一般呈ph值在8-10之间，屏蔽导体al也会发生化学反应。明胶胶囊融化的快慢决定了反应延迟时间的长短，保证磁性物质fe3o4到达井底裂缝后发生磁化反应。本发明的技术方案，充分利用了地磁场和磁介质相互作用，使注入裂缝中的不同形状、不同配比、不同颗粒级配的磁介质快速磁化，迅速形成具有一定承压能力的相对稳定的网状的立体堵漏骨架，充满裂缝，配合液相堵漏剂实现快速堵漏，不仅节约了堵漏的用时，且节约了成本。实施例七：工业明胶膜厚与铝膜开始反应时间的关系试验，试验结果记录如下表1所示：表1序号膜厚铝开始反应时间结果10.2mm15min反应太快20.5mm30min满足现场31mm45min满足现场41.5mm73min满足现场52mm96min反应太迟钝试验结果表明：外层工业明胶膜厚在0.5-1.5mm之间可以满足钻井现场堵漏的要求。实施例八：铝膜厚度与fe3o4磁化时间关系试验，试验结果记录如下表2所示：表2序号铝膜厚度fe3o4磁化时间结果10.10.5min满足现场，但工艺复杂20.21.5min满足现场，工艺简单30.32.3min满足现场，工艺简单40.56min满足现场，工艺简单5113min反应太慢试验结果表明：铝镀膜厚在0.5-1.5mm之间可以满足钻井现场堵漏的要求。实施例九：堵漏材料的加量与效果评价试验，试验记录如下表3所示：表3序号堵漏材料基浆结果12.597.5堵漏效果不明显2595堵漏效果明显提升37.592.5堵漏效果明显提升41090堵漏效果明显提升51585堵漏效果下降62080堵漏效果下降试验结果表明：在加入质量比为5-10％的堵漏材料，可以满足钻井现场堵漏的要求，且堵漏效果最佳。实施例十：本发明与常规堵漏材料对比试验结果如下表4所示。表4以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种壳膜结构堵漏材料，其特征在于：包括铝膜、fe3o4和明胶；所述的fe3o4外包裹一层明胶，形成以明胶为外壳、具有内腔的胶囊状物；包裹明胶的fe3o4外包裹铝膜，所述的铝膜外包裹一层明胶。
2.如权利要求1所述的一种壳膜结构堵漏材料，其特征在于：所述的fe3o4是由形状为环形、三角形、正方形、等腰梯形、圆柱形或棱柱形的fe3o4混合而成。
3.如权利要求1所述的一种壳膜结构堵漏材料，其特征在于：所述的包裹明胶的fe3o4是直径为2-20mm的圆球体，且其密度为0.92-2.1g/cm3。
4.如权利要求3所述的一种壳膜结构堵漏材料，其特征在于：所述的包裹明胶的fe3o4的圆球体内注有氮气。
5.如权利要求1所述的一种壳膜结构堵漏材料，其特征在于：所述的明胶采用的是工业明胶。
6.如权利要求1所述的一种壳膜结构堵漏材料，其特征在于：所述的明胶包裹的厚度为0.5-1.5mm。
7.如权利要求1所述的一种壳膜结构堵漏材料，其特征在于：所述的铝膜的厚度为0.2-0.5mm。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种壳膜结构堵漏材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：在温度为68-72°的条件下，用明胶对配比的fe3o4进行热熔过塑，同时向明胶内腔里注入预设氮气；
第二步：将步骤一制成的材料外镀铝膜；
第三步：将经第二步镀铝膜后的材料外壁，在温度为58-62°的条件下，进行明胶的热熔过塑，并且制成圆形。
9.如权利要求1-7任意一项所述的一种壳膜结构堵漏材料的使用方法，其特征在于：将如权利要求1-7任意一项所述的一种壳膜结构堵漏材料与钻井泥浆按照10-15∶85-90的重量比混合后直接加入井内，被循环钻井泥浆带入井底。
10.如权利要求9所述的一种壳膜结构堵漏材料的使用方法，其特征在于：所述的钻井泥浆的ph值在8-10之间。
技术总结本发明属于油气钻井工程技术领域，具体涉及一种壳膜结构堵漏材料、制备方法及使用方法。本发明包括铝膜、Fe3O4和明胶，Fe3O4外包裹一层明胶，包裹明胶的Fe3O4外包裹铝膜，铝膜外包裹一层明胶。本发明利用地球磁场作用，使注入裂缝中的不同形状、不同配比、不同颗粒级配的磁介质Fe3O4快速磁化，迅速形成具有一定承压能力的相对稳定的网状的立体堵漏骨架，充满裂缝，配合液相堵漏剂实现快速堵漏，不仅节约了堵漏的用时，且节约了成本。
技术研发人员：张燕娜;欧阳勇;高云文;王勇茗;段志锋;黄占盈;艾磊;陈春宇;宫臣兴
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：2020.12.08
技术公布日：2021.03.12
