油基鉆井液用封堵劑及制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種油基鉆井液用封堵劑及制備方法，其通過化學反應和物理混拌形成，其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物與親油型硬質無機材料組成，其中：烯基苯、丙烯酸酯、丙烯酸和親油型硬質無機材料的質量比為：15～30：10～25：1：8～20。本發明是通過化學反應和物理混拌形成的一種油基鉆井液用高強度復合樹脂類封堵劑，該封堵劑具有與瀝青類封堵劑相同的塑性變形特性，但不受井底溫度的限制，對鉆井液的流變性也沒有影響，同時，該封堵劑中加入了硬質無機材料，適用范圍更為廣泛。
【專利說明】
油基鉆井液用封堵劑及制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及石油天然氣鉆井技術領域，確切地說涉及一種油基鉆井液用封堵劑及制備方法。
【背景技術】
[0002]在鉆井液中使用多種粒徑或材質的封堵劑，運用其各自的封堵作用機理，可增強鉆井液對地層微裂縫的封堵效果，從而達到維持裸眼井壁穩定的目的。目前，常用的鉆井液封堵劑主要包括超細碳酸鈣、褐煤、瀝青等處理劑。如公開號為CN103146362A，【公開日】為2013年6月12日的中國專利文獻公開了一種鉆井液用廣譜型高效封堵劑，各組分的重量百分比及粒度為:由石蠟包覆的高分子吸水膨脹樹脂20%?50%，粒度為270?400目；化纖10%?20%，粒度為140~170目；棉絨粉1%?5%，粒度為80~120目；花生殼粉5%?15%，粒度為60~100目；楠木粉5%?15%，粒度為80?120目；瀝青粉10%?20%，粒度為60~100目；核桃殼粉1%?10%，粒度為100?140目；超細碳酸鈣1%?10%，粒度為900?1100目；上述由石蠟包覆的高分子吸水膨脹樹脂為AMPS-AM-AA三元共聚物高分子吸水膨脹樹脂。該發明具有廣譜封堵的效果，對毫米級到微米級的裂縫均具有良好的封堵效果，該產品對油氣儲層無傷害，能保護油氣層，且對鉆井液性能無不良影響，從而成為一種良好的隨鉆堵漏劑。
[0003]但是，以上述專利文獻為代表的現有技術，其中，超細碳酸鈣和褐煤類封堵劑屬于剛性封堵劑，在封堵過程中，由于其具有不可壓縮性，在鉆井液液柱壓力和鉆井液流體力學共同作用下易在地層微裂縫處發生滑脫，達不到理想的封堵效果;對于瀝青類具有塑性變形特征的柔性封堵劑，要求瀝青的軟化點與微裂縫地層溫度相匹配才能發揮其較好的封堵效果，然而，在瀝青類封堵劑的生產過程中，其軟化點是難以控制的，同時，瀝青類封堵劑的加入會影響鉆井液流變性，使鉆井液流變性變差。
【發明內容】
[0004]本發明旨在針對上述現有技術所存在的缺陷和不足，提供一種油基鉆井液用封堵劑，本發明是通過化學反應和物理混拌形成的一種油基鉆井液用高強度復合樹脂類封堵劑，該封堵劑具有與瀝青類封堵劑相同的塑性變形特性，但不受井底溫度的限制，對鉆井液的流變性也沒有影響，同時，該封堵劑中加入了硬質無機材料，適用范圍更為廣泛。
[0005]同時，本發明還提供了油基鉆井液用封堵劑的制備方法。
[0006]本發明是通過采用下述技術方案實現的:
一種油基鉆井液用封堵劑，其特征在于:由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物與親油型硬質無機材料組成，其中:烯基苯、丙烯酸酯、丙烯酸和親油型硬質無機材料的質量比為:15?30: 10?25: I: 8?20。
[0007]所述的烯基苯為苯乙烯，丙烯甲苯，乙烯基甲苯中的一種。
[0008]所述的丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸十八酯中的兩種，且該兩種中同時包含短鏈單體與長鏈單體。
[0009]所述的共聚物具體是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種。
[0010]所述的親油型硬質無機材料為經表面親油改性的活性石英粉，活性超細碳酸鈣與活性玻璃粉中的一種。
[0011 ] 一種油基鉆井液用封堵劑的制備方法，其特征在于步驟如下:
a、在裝有蒸餾水的三口燒瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨，低速攪拌30min至混合混勻；
b、將烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯類單體和硬質無機材料按照質量比15?30:1:10?25:8?20加入三口燒瓶中，低速攪拌30min至混合均勻；
c、向三口燒瓶中緩慢滴加2%的過硫酸銨水溶液，30min加完，保持攪拌速度，將水浴溫度緩慢提升至70°C?80°C，保溫6h;
d、降溫至30°C?40°C后，加入5%的氨水溶液將反應體系的pH值調至8.0，繼續緩慢攪拌1min，得到膠粒乳液；
e、用噴霧干燥設備，將膠粒乳液干燥成粉末，即得到復合樹脂類封堵劑。
[0012]所述步驟a中，更具體的是，在裝有300ml蒸餾水的三口燒瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙稀醚硫酸錢，低速攪拌30min至混合混勾。
[0013]所述步驟b中，烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯類單體和硬質無機材料按照質量比20:1:20:15加入三口燒瓶中。
[0014]所述步驟c中，水浴溫度提升至75°C。
[0015]所述步驟d中，降溫至35°C后，加入5%的氨水溶液將反應體系的pH值調至8.0，繼續緩慢攪拌I Omin，得到膠粒乳液。
[0016]與現有技術相比，本發明所達到的有益效果如下:
1、本發明形成的高強度復合樹脂類封堵劑是無機材料和有機材料的復合產品，軟硬結合，封堵率更高，適用范圍更廣。
[0017]2、本發明形成的高強度復合樹脂類封堵劑加入油基鉆井液后基本不影響鉆井液的流變性，同時可以顯著提高鉆井液的封堵能力，并降低鉆井液的濾失。
[0018]3、合成高強度復合樹脂類封堵劑的原材料為通用化工產品，來源十分廣泛，合成工藝簡單、安全、環保、易操作，便于工業生產。
[0019]4、將高強度復合樹脂類封堵劑在相同加量條件下，比其它封堵劑具有更高的封堵能力；
5、高強度復合樹脂類封堵劑在顯著提高鉆井液封堵能力和降低鉆井液濾失量的同時，對鉆井液流變性不產生影響。
[0020]6、本發明形成的高強度復合樹脂類封堵劑具有高效的封堵能力且不會對流變性造成影響，同時能夠輔助降低鉆井液的濾失量。由此可知，該高強度復合樹脂類封堵劑適用于配制具有抗高溫強封堵能力的油基鉆井液，尤其是配制滿足頁巖氣井水平段鉆井需求的強封堵油基鉆井液體系。
[0021]7、由高強度復合樹脂類封堵劑配制的鉆井液具有很好的封堵能力，十分適用于頁巖氣井水平段的鉆進作業，能夠有效提高井壁穩定性、減少鉆下復雜事故，且能夠回收再利用從而進一步降低鉆井工程成本，具有重要的經濟效益和廣泛的應用前景。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
本發明公開了一種油基鉆井液用封堵劑，其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物與親油型硬質無機材料組成，其中:烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物和親油型硬質無機材料的質量比為:15:10:1:8。
[0023]實施例2
本發明公開了一種油基鉆井液用封堵劑，其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物與親油型硬質無機材料組成，其中:烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物和親油型硬質無機材料的質量比為:30:25:1:20。
[0024]實施例3
本發明公開了一種油基鉆井液用封堵劑，其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物與親油型硬質無機材料組成，其中:烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物和親油型硬質無機材料的質量比為:20:20:1:12。
[0025]實施例4
在上述實施例的基礎上，所述的烯基苯為苯乙烯，丙烯甲苯，乙烯基甲苯中的一種。所述的丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸十八酯中的兩種，且該兩種中同時包含短鏈單體與長鏈單體。所述的共聚物具體是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種。所述的親油型硬質無機材料為經表面親油改性的活性石英粉，活性超細碳酸鈣與活性玻璃粉中的一種。
[0026]上述實施例1-3均采用本領域常用的化學反應和物理混拌得到油基鉆井液用封堵劑。
[0027]實施例5
本發明公開了一種油基鉆井液用封堵劑的制備方法，其步驟如下:
a、在裝有蒸餾水的三口燒瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨，低速攪拌30min至混合混勻；
b、將烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯類單體和硬質無機材料按照質量比15?30:1:10?25:8?20加入三口燒瓶中，低速攪拌30min至混合均勻；
c、向三口燒瓶中緩慢滴加2%的過硫酸銨水溶液，30min加完，保持攪拌速度，將水浴溫度緩慢提升至70°C?80°C，保溫6h;
d、降溫至30°C?40°C后，加入5%的氨水溶液將反應體系的pH值調至8.0，繼續緩慢攪拌1min，得到膠粒乳液；
e、用噴霧干燥設備，將膠粒乳液干燥成粉末，即得到復合樹脂類封堵劑。
[0028]實施例6
在上述實施例的基礎上，本發明更優的方案是:所述步驟a中，更具體的是，在裝有300ml蒸餾水的三口燒瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨，低速(200-250轉每分鐘)攪拌30min至混合混勻。所述步驟b中，烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯類單體和硬質無機材料按照質量比20:1:20:15加入三口燒瓶中。所述步驟c中，水浴溫度提升至75°C。所述步驟d中，降溫至35°C后，加入5%的氨水溶液將反應體系的pH值調至8.0，繼續緩慢攪拌1min，得到膠粒乳液。
【主權項】
1.一種油基鉆井液用封堵劑，其特征在于:由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三種單體共聚得到的共聚物與親油型硬質無機材料組成，其中:烯基苯、丙烯酸酯、丙烯酸和親油型硬質無機材料的質量比為:15?30: 10?25: I: 8?20。2.根據權利要求1所述的一種油基鉆井液用封堵劑，其特征在于:所述的烯基苯為苯乙烯，丙烯甲苯，乙烯基甲苯中的一種。3.根據權利要求1所述的一種油基鉆井液用封堵劑，其特征在于:所述的丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸十八酯中的兩種，且該兩種中同時包含短鏈單體與長鏈單體。4.根據權利要求1所述的一種油基鉆井液用封堵劑，其特征在于:所述的共聚物具體是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種。5.根據權利要求1所述的一種油基鉆井液用封堵劑，其特征在于:所述的親油型硬質無機材料為經表面親油改性的活性石英粉，活性超細碳酸鈣與活性玻璃粉中的一種。6.一種油基鉆井液用封堵劑的制備方法，其特征在于步驟如下: a、在裝有蒸餾水的三口燒瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨，攪拌30min至混合混勻； b、將烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯類單體和硬質無機材料按照質量比15?30:1:10?25:8?20加入三口燒瓶中，攪拌30min至混合均勻； c、向三口燒瓶中滴加2%的過硫酸銨水溶液，30min加完，保持攪拌速度，將水浴溫度提升至70°C?80°C，保溫6h; d、降溫至30°C?40°C后，加入5%的氨水溶液將反應體系的pH值調至8.0，繼續攪拌1min，得到膠粒乳液； e、用噴霧干燥設備，將膠粒乳液干燥成粉末，即得到復合樹脂類封堵劑。7.根據權利要求6所述的一種油基鉆井液用封堵劑的制備方法，其特征在于:所述步驟a中，更具體的是，在裝有300ml蒸餾水的三口燒瓶中加入5%的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨，攪拌30min至混合混勾。8.根據權利要求6所述的一種油基鉆井液用封堵劑的制備方法，其特征在于:所述步驟b中，烯基苯、丙烯酸、丙烯酸酯類單體和硬質無機材料按照質量比20:1:20:15加入三口燒瓶中。9.根據權利要求6所述的一種油基鉆井液用封堵劑的制備方法，其特征在于:所述步驟c中，水浴溫度提升至75°C。10.根據權利要求6所述的一種油基鉆井液用封堵劑的制備方法，其特征在于:所述步驟d中，降溫至35°C后，加入5%的氨水溶液將反應體系的pH值調至8.0，繼續攪拌lOmin，得到膠粒乳液。
【文檔編號】C09K8/46GK105936819SQ201610254867
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】萬偉, 蔣官澄, 鄧正強, 彭碧強, 黃平, 歐猛
【申請人】中國石油集團川慶鉆探工程有限公司