CN105936819A - 油基钻井液用封堵剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油基钻井液用封堵剂及制备方法，其通过化学反应和物理混拌形成，其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物与亲油型硬质无机材料组成，其中：烯基苯、丙烯酸酯、丙烯酸和亲油型硬质无机材料的质量比为：15～30：10～25：1：8～20。本发明是通过化学反应和物理混拌形成的一种油基钻井液用高强度复合树脂类封堵剂，该封堵剂具有与沥青类封堵剂相同的塑性变形特性，但不受井底温度的限制，对钻井液的流变性也没有影响，同时，该封堵剂中加入了硬质无机材料，适用范围更为广泛。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井技术领域，确切地说涉及一种油基钻井液用封堵剂及制备方法。
背景技术
在钻井液中使用多种粒径或材质的封堵剂，运用其各自的封堵作用机理，可增强钻井液对地层微裂缝的封堵效果，从而达到维持裸眼井壁稳定的目的。目前，常用的钻井液封堵剂主要包括超细碳酸钙、褐煤、沥青等处理剂。如公开号为CN103146362A，公开日为2013年6月12日的中国专利文献公开了一种钻井液用广谱型高效封堵剂，各组分的重量百分比及粒度为：由石蜡包覆的高分子吸水膨胀树脂20%~50%，粒度为270~400目；化纤10%~20%，粒度为140~170目；棉绒粉1%~5%，粒度为80~120目；花生壳粉5%~15%，粒度为60~100目；楠木粉5%~15%，粒度为80~120目；沥青粉10%~20%，粒度为60~100目；核桃壳粉1%~10%，粒度为100~140目；超细碳酸钙1%~10%，粒度为900~1100目；上述由石蜡包覆的高分子吸水膨胀树脂为AMPS-AM-AA三元共聚物高分子吸水膨胀树脂。该发明具有广谱封堵的效果，对毫米级到微米级的裂缝均具有良好的封堵效果，该产品对油气储层无伤害，能保护油气层，且对钻井液性能无不良影响，从而成为一种良好的随钻堵漏剂。
但是，以上述专利文献为代表的现有技术，其中，超细碳酸钙和褐煤类封堵剂属于刚性封堵剂，在封堵过程中，由于其具有不可压缩性，在钻井液液柱压力和钻井液流体力学共同作用下易在地层微裂缝处发生滑脱，达不到理想的封堵效果；对于沥青类具有塑性变形特征的柔性封堵剂，要求沥青的软化点与微裂缝地层温度相匹配才能发挥其较好的封堵效果，然而，在沥青类封堵剂的生产过程中，其软化点是难以控制的，同时，沥青类封堵剂的加入会影响钻井液流变性，使钻井液流变性变差。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种油基钻井液用封堵剂，本发明是通过化学反应和物理混拌形成的一种油基钻井液用高强度复合树脂类封堵剂，该封堵剂具有与沥青类封堵剂相同的塑性变形特性，但不受井底温度的限制，对钻井液的流变性也没有影响，同时，该封堵剂中加入了硬质无机材料，适用范围更为广泛。
同时，本发明还提供了油基钻井液用封堵剂的制备方法。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种油基钻井液用封堵剂，其特征在于：由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物与亲油型硬质无机材料组成，其中：烯基苯、丙烯酸酯、丙烯酸和亲油型硬质无机材料的质量比为：15～30：10～25：1：8～20。
所述的烯基苯为苯乙烯，丙烯甲苯，乙烯基甲苯中的一种。
所述的丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸十八酯中的两种，且该两种中同时包含短链单体与长链单体。
所述的共聚物具体是2-甲基-2-苯乙烯丙烯酸甲酯，2-丙烯甲苯-2-甲基丙烯酸月桂，2-丙烯酸-2甲基丙烯酸丁酯，2-乙烯基甲苯丙烯酸丁酯中的一种。
所述的亲油型硬质无机材料为经表面亲油改性的活性石英粉，活性超细碳酸钙与活性玻璃粉中的一种。
一种油基钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
a、在装有蒸馏水的三口烧瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵，低速搅拌30min至混合混匀；
b、将烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯类单体和硬质无机材料按照质量比15～30：1:10～25：8～20加入三口烧瓶中，低速搅拌30min至混合均匀；
c、向三口烧瓶中缓慢滴加2%的过硫酸铵水溶液，30min加完，保持搅拌速度，将水浴温度缓慢提升至70℃～80℃，保温6h；
d、降温至30℃～40℃后，加入5%的氨水溶液将反应体系的pH值调至8.0，继续缓慢搅拌10min，得到胶粒乳液；
e、用喷雾干燥设备，将胶粒乳液干燥成粉末，即得到复合树脂类封堵剂。
所述步骤a中，更具体的是，在装有300ml蒸馏水的三口烧瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵，低速搅拌30min至混合混匀。
所述步骤b中，烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯类单体和硬质无机材料按照质量比20：1:20：15加入三口烧瓶中。
所述步骤c中，水浴温度提升至75℃。
所述步骤d中，降温至35℃后，加入5%的氨水溶液将反应体系的pH值调至8.0，继续缓慢搅拌10min，得到胶粒乳液。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明形成的高强度复合树脂类封堵剂是无机材料和有机材料的复合产品，软硬结合，封堵率更高，适用范围更广。
2、本发明形成的高强度复合树脂类封堵剂加入油基钻井液后基本不影响钻井液的流变性，同时可以显著提高钻井液的封堵能力，并降低钻井液的滤失。
3、合成高强度复合树脂类封堵剂的原材料为通用化工产品，来源十分广泛，合成工艺简单、安全、环保、易操作，便于工业生产。
4、 将高强度复合树脂类封堵剂在相同加量条件下，比其它封堵剂具有更高的封堵能力；
5、高强度复合树脂类封堵剂在显著提高钻井液封堵能力和降低钻井液滤失量的同时，对钻井液流变性不产生影响。
6、本发明形成的高强度复合树脂类封堵剂具有高效的封堵能力且不会对流变性造成影响，同时能够辅助降低钻井液的滤失量。由此可知，该高强度复合树脂类封堵剂适用于配制具有抗高温强封堵能力的油基钻井液，尤其是配制满足页岩气井水平段钻井需求的强封堵油基钻井液体系。
7、由高强度复合树脂类封堵剂配制的钻井液具有很好的封堵能力，十分适用于页岩气井水平段的钻进作业，能够有效提高井壁稳定性、减少钻下复杂事故，且能够回收再利用从而进一步降低钻井工程成本，具有重要的经济效益和广泛的应用前景。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种油基钻井液用封堵剂，其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物与亲油型硬质无机材料组成，其中：烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物和亲油型硬质无机材料的质量比为：15：10：1：8。
实施例2
本发明公开了一种油基钻井液用封堵剂，其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物与亲油型硬质无机材料组成，其中：烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物和亲油型硬质无机材料的质量比为：30：25：1：20。
实施例3
本发明公开了一种油基钻井液用封堵剂，其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物与亲油型硬质无机材料组成，其中：烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物和亲油型硬质无机材料的质量比为：20：20：1：12。
实施例4
在上述实施例的基础上，所述的烯基苯为苯乙烯，丙烯甲苯，乙烯基甲苯中的一种。所述的丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸十八酯中的两种，且该两种中同时包含短链单体与长链单体。所述的共聚物具体是2-甲基-2-苯乙烯丙烯酸甲酯，2-丙烯甲苯-2-甲基丙烯酸月桂，2-丙烯酸-2甲基丙烯酸丁酯，2-乙烯基甲苯丙烯酸丁酯中的一种。所述的亲油型硬质无机材料为经表面亲油改性的活性石英粉，活性超细碳酸钙与活性玻璃粉中的一种。
上述实施例1-3均采用本领域常用的化学反应和物理混拌得到油基钻井液用封堵剂。
实施例5
本发明公开了一种油基钻井液用封堵剂的制备方法，其步骤如下：
a、在装有蒸馏水的三口烧瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵，低速搅拌30min至混合混匀；
b、将烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯类单体和硬质无机材料按照质量比15～30：1:10～25：8～20加入三口烧瓶中，低速搅拌30min至混合均匀；
c、向三口烧瓶中缓慢滴加2%的过硫酸铵水溶液，30min加完，保持搅拌速度，将水浴温度缓慢提升至70℃～80℃，保温6h；
d、降温至30℃～40℃后，加入5%的氨水溶液将反应体系的pH值调至8.0，继续缓慢搅拌10min，得到胶粒乳液；
e、用喷雾干燥设备，将胶粒乳液干燥成粉末，即得到复合树脂类封堵剂。
实施例6
在上述实施例的基础上，本发明更优的方案是：所述步骤a中，更具体的是，在装有300ml蒸馏水的三口烧瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵，低速（200-250转每分钟）搅拌30min至混合混匀。所述步骤b中，烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯类单体和硬质无机材料按照质量比20：1:20：15加入三口烧瓶中。所述步骤c中，水浴温度提升至75℃。所述步骤d中，降温至35℃后，加入5%的氨水溶液将反应体系的pH值调至8.0，继续缓慢搅拌10min，得到胶粒乳液。
Claims (10)
1.一种油基钻井液用封堵剂，其特征在于：由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物与亲油型硬质无机材料组成，其中：烯基苯、丙烯酸酯、丙烯酸和亲油型硬质无机材料的质量比为：15～30：10～25：1：8～20。
2.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用封堵剂，其特征在于：所述的烯基苯为苯乙烯，丙烯甲苯，乙烯基甲苯中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用封堵剂，其特征在于：所述的丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸十八酯中的两种，且该两种中同时包含短链单体与长链单体。
4.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用封堵剂，其特征在于：所述的共聚物具体是2-甲基-2-苯乙烯丙烯酸甲酯，2-丙烯甲苯-2-甲基丙烯酸月桂，2-丙烯酸-2甲基丙烯酸丁酯，2-乙烯基甲苯丙烯酸丁酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用封堵剂，其特征在于：所述的亲油型硬质无机材料为经表面亲油改性的活性石英粉，活性超细碳酸钙与活性玻璃粉中的一种。
6.一种油基钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
a、在装有蒸馏水的三口烧瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵，搅拌30min至混合混匀；
b、将烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯类单体和硬质无机材料按照质量比15～30：1:10～25：8～20加入三口烧瓶中，搅拌30min至混合均匀；
c、向三口烧瓶中滴加2%的过硫酸铵水溶液，30min加完，保持搅拌速度，将水浴温度提升至70℃～80℃，保温6h；
d、降温至30℃～40℃后，加入5%的氨水溶液将反应体系的pH值调至8.0，继续搅拌10min，得到胶粒乳液；
e、用喷雾干燥设备，将胶粒乳液干燥成粉末，即得到复合树脂类封堵剂。
7.根据权利要求6所述的一种油基钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，更具体的是，在装有300ml蒸馏水的三口烧瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵，搅拌30min至混合混匀。
8.根据权利要求6所述的一种油基钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯类单体和硬质无机材料按照质量比20：1:20：15加入三口烧瓶中。
9.根据权利要求6所述的一种油基钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于：所述步骤c中，水浴温度提升至75℃。
10.根据权利要求6所述的一种油基钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，降温至35℃后，加入5%的氨水溶液将反应体系的pH值调至8.0，继续搅拌10min，得到胶粒乳液。
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