CN105694828A - 一种有机盐钻井液用封堵剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机盐钻井液用封堵剂及其制备方法，该有机盐钻井液用封堵剂是由按照重量份数计10-25份的N-异丙基丙烯酰胺、9-17份的丙烯酰胺、1-3份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺在引发剂的作用下共聚，而后干燥处理后得到的共聚物。该有机盐钻井液用封堵剂抗温抗盐性能良好，具有温敏性，对钻井液粘切影响小；可变形，具有良好的封堵效果。

Description

一种有机盐钻井液用封堵剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油天然气领域，具体地涉及一种有机盐钻井液用封堵剂及其制备方法。
背景技术
钻井过程中，泥页岩孔隙压力传递是导致井壁失稳的重要原因。因此，维持井壁稳定的关键是阻止孔隙压力传递，而阻止孔隙压力传递则必须加强对地层孔隙的有效封堵。传统封堵剂，包括以细目钙为代表的无机材料以及沥青、酚醛树脂为代表有机材料均为惰性封堵剂，由于其颗粒粒径单一，往往只能针对特定孔隙的地层进行有效封堵，适合于封堵均质地层，且颗粒之间存在微孔隙，较难实现完全封堵。聚合物凝胶是一种新兴的封堵剂，由于其具有一定的可变形性，因此体现出良好的自适应性，可封堵不同孔径孔隙，对均质性和非均质性地层均具有良好的封堵效果。其即可单独使用，亦可与常规封堵剂配合使用，填充在常规封堵剂架桥形成的微孔隙当中，降低封堵剂的渗透率。
有机盐钻井液是水基钻井液的一种，它具有高含盐量、高密度、强抑制性和油气层保护效果好等优点，适合于深井、水平井、大位移井等复杂井的施工。高密度有机盐钻井液施工过程中要保持粘度和切力在适度的范围，粘切过高会导致钻速慢、憋泵等一系列问题。而聚合物凝胶类封堵剂在配浆时往往会造成钻井液粘切上升，给现场施工带来困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机盐钻井液用封堵剂材料及其制备方法，以提高有机盐钻井液的封堵防塌能力。
本发明通过如下技术方案实现：
一种有机盐钻井液用封堵剂，是由包括下述质量份的原料共聚而成：
N-异丙基丙烯酰胺10-25，
丙烯酰胺9-17，
N,N-亚甲基双丙烯酰胺1-3。
该有机盐钻井液用封堵剂的制备方法，包括如下步骤：
将所述的N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀；将其加热至50-60℃，在氮气保护下，缓慢加入引发剂，反应4-6小时，得到胶液，而后烘干粉碎，得到所述的有机盐钻井液用封堵剂。
上述制备方法中，所述去离子水和引发剂的加入量按质量份计为：
去离子水：64-70，
引发剂：0.05-0.5。
所述的引发剂选自下述任意一种或两种以上的混合物：过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁基脒二盐酸盐，优选偶氮二异丁基脒二盐酸盐。
本发明提供的有机盐钻井液用封堵剂的工作原理及有益效果是：
1、所述的有机盐钻井液用封堵剂具有温敏性，对钻井液粘切影响小，可变形，具有良好的封堵效果。N-异丙基丙烯酰胺由于分子内同时有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，使其均聚物具有温度敏感性，在临界溶解温度(40-65℃)以下，溶于水；临界温度以上，大分子链中的极性基团水化程度减少，疏水链段从溶液中析出，产生分子内和分子间缔合。在N-异丙基丙烯酰胺的基础上，加入亲水的丙烯酰胺单体可调节临界溶解温度；加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，形成凝胶。但产品表现出与传统聚合物凝胶不同的特性：配浆时，环境温度低于临界溶解温度，产品溶于水，对钻井液粘切影响小，便于配制钻井液；进入井下后，井深越深，温度越高，当温度高于临界溶解温度时，产品中N-异丙基丙烯酰胺链段发生疏水缔合，同时由于N,N-亚甲基双丙烯酰胺的交联作用，聚合物体积收缩，呈凝胶状，该凝胶具有弹性，可变形，可进入不同孔隙的地层起到封堵作用。
2、所述的有机盐钻井液用封堵剂由于分子链上带有大量的酰胺基，可吸附在钻井液的粘土颗粒表，与粘土形成复合体，封堵效果增强。
3、所述的有机盐钻井液用封堵剂具有良好的抗温和抗盐性。经N,N-亚甲基双丙烯酰胺适度交联后，产品的抗温性和抗盐性提高，可适用于有机盐钻井液和饱和盐水钻井液等高含盐量的水基钻井液体系。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。下述各实施例中，所述份均为质量份数。所述反应物如无特别说明均能从公开商业途径而得。
实施例1
在装有机械搅拌器的四口瓶中加入10份N-异丙基丙烯酰胺，17份丙烯酰胺，3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，70份去离子水，60℃搅拌均匀；在氮气保护下，缓慢加入0.05份偶氮二异丁基脒二盐酸盐，60℃加热反应4小时，得到胶液，而后烘干粉碎，得到所述的有机盐钻井液用封堵剂，具体性能列于表1中。
实施例2
在装有机械搅拌器的四口瓶中加入15份N-异丙基丙烯酰胺，15份丙烯酰胺，3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，67份去离子水，60℃搅拌均匀；在氮气保护下，缓慢加入0.1份偶氮二异丁基脒二盐酸盐，60℃加热反应6小时，得到胶液，而后烘干粉碎，得到所述的有机盐钻井液用封堵剂，具体性能列于表1中。
实施例3
在装有机械搅拌器的四口瓶中加入25份N-异丙基丙烯酰胺，9份丙烯酰胺，2份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，64份去离子水，50℃搅拌均匀；在氮气保护下，缓慢加入0.3份过硫酸钾，50℃加热反应4小时，得到胶液，而后烘干粉碎，得到所述的有机盐钻井液用封堵剂，具体性能列于表1中。
实施例4
在装有机械搅拌器的四口瓶中加入25份N-异丙基丙烯酰胺，9份丙烯酰胺，1份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，65份去离子水，50℃搅拌均匀；在氮气保护下，缓慢加入0.5份过硫酸铵，50℃加热反应4小时，得到胶液，而后烘干粉碎，得到所述的有机盐钻井液用封堵剂，具体性能列于表1中。
采用渗透性封堵仪对所述的有机盐钻井液用封堵剂在有机盐钻井液体系中进行封堵性能评价，加量为2％，所用沙盘平均孔径为5微米。
有机盐钻井液井浆配方为：400mLH2O+0.3％Na2CO3+2％膨润土粉+0.15％黄原胶+1.5％低粘聚阴离子纤维素+2％改性淀粉+60％甲酸钠+200％重晶石，以上组分的百分含量以水质量计。
表1.有机盐钻井液用封堵剂在有机盐钻井液中的性能评价
从评价结果可以看出，所述的有机盐钻井液用封堵剂在有机盐钻井液中，均具有较好的封堵性能，其中以实施例4效果最优。

Claims (5)

1.一种有机盐钻井液用封堵剂，其特征在于，所述的有机盐钻井液用封堵剂是由下述质量份的原料共聚而成：
N-异丙基丙烯酰胺10-25，
丙烯酰胺9-17，
N,N-亚甲基双丙烯酰胺1-3。
2.权利要求1所述的有机盐钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述的N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌溶解；然后将其加热至50-60℃，在氮气保护下，缓慢加入引发剂，反应4-6小时，得到胶液，而后烘干粉碎，得到所述的有机盐钻井液用封堵剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，所述去离子水和引发剂的加入量按质量份计为：
去离子水：64-70，
引发剂：0.05-0.5。
4.根据权利要求3所述的方法，所述的引发剂选自下述任意一种或两种以上的混合物：过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁基脒二盐酸盐，所述的引发剂优选偶氮二异丁基脒二盐酸盐。
5.一种有机盐钻井液用封堵剂的应用方法，向有机盐钻井液井浆中加入1-2％的权利要求1所述的有机盐钻井液用封堵剂。
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