一种膨胀堵漏剂及其制备方法和微胶囊型堵漏剂以及水基钻井液及其应用技术

本发明专利技术涉及钻井液处理剂领域，公开了一种膨胀堵漏剂及其制备方法和微胶囊型堵漏剂以及水基钻井液及其应用。其中，该膨胀堵漏剂为将丙烯酰胺、强度提升材料、丙烯酸盐和糊化胶体进行聚合反应而得到的，丙烯酸盐为酸度中和剂和丙烯酸进行中和反应而得到的，糊化胶体为将淀粉加入去离子水中进行糊化反应而得到的。采用本发明专利技术制得的钻井液用膨胀堵漏剂结构稳定，强度高，黏弹性好，在井底高温高压环境下不容易变性，堵漏效果好。

An expansive plugging agent, its preparation method, microcapsule plugging agent, water-based drilling fluid and its application

The invention relates to the field of drilling fluid additives, and discloses an expansion plugging agent, a preparation method thereof, a microcapsule plugging agent, a water-based drilling fluid and its application. Among them, the expansion plugging agent is obtained by the polymerization of acrylamide, strength-enhancing material, acrylate and gelatinized colloid. Acrylate is obtained by the neutralization reaction of acidity neutralizer and acrylic acid, and gelatinized colloid is obtained by adding starch to deionized water for gelatinization reaction. The drilling fluid prepared by the invention has stable structure, high strength and good viscoelasticity, and is not easy to change under high temperature and pressure environment at the bottom of the well, and has good plugging effect.

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀堵漏剂及其制备方法和微胶囊型堵漏剂以及水基钻井液及其应用
本专利技术涉及钻井液处理剂领域，具体涉及一种膨胀堵漏剂及其制备方法和微胶囊型堵漏剂以及水基钻井液及其应用。
技术介绍
井漏是钻井工程中，工作流体漏失到地层中的一种井下复杂情况，是钻井作业中最普遍、最常遇到的复杂难题之一。由于井漏引发的井下复杂情况对钻井、完井施工危害十分严重，因此井漏一直是国内外石油工程界十分关注的问题。钻井作业中，一旦发生漏失，不止延误钻井时间，损失钻井液，破坏油气层，影响地质录井工作的正常进行，而且还可能造成井壁失稳从而引发井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故，如若处理不当的话，还会导致井眼报废，使得经济产生重大损失。及时的处理井漏、维持正常钻进是十分重要的工作。因此，研发新的堵漏剂非常必要。在钻井工程防漏堵漏过程中，堵漏材料是不可缺少的物质材料。其中，应用最为广泛的吸水性聚合物是聚丙烯酰胺(HPAM)，但其吸水速度过快，应用于堵漏作业时，容易造成泵送困难，并且会影响钻井液性能，一些堵漏剂由于颗粒过大无法进入漏层，从而削弱堵漏效果。在对一些大裂缝、高渗透地层，吸水树脂的强度达不到堵漏要求，因此单独使用聚合物凝胶体系进行堵漏作业，效果并不理想。其中，化学堵漏材料主要是指以聚合物为主体的井漏处理剂，化学堵漏材料大致可分为凝胶类、树脂类、膨胀聚合物，其中，膨胀聚合物类主要有SYZ膨胀性堵漏剂、聚胺脂泡沫膨体堵漏剂和TP-9010，该三类膨胀聚合物类均是当将其进入漏层后，吸水膨胀，即可堵住漏层，但是，该三类膨胀聚合物类在吸水的同时，对烃类也进行吸收。因此，研究和开发吸水抗烃类聚合物来进行堵漏具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在钻井过程中常发生的井漏问题尤其是恶性漏失问题，以及堵漏效果不理想的问题，而提供一种膨胀堵漏剂及其制备方法和微胶囊型堵漏剂以及水基钻井液及其应用。采用本专利技术制得的钻井液用膨胀堵漏剂结构稳定，强度高，黏弹性好，在井底高温高压环境下不容易变性，堵漏效果好。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种钻井液用膨胀堵漏剂，其中，该膨胀堵漏剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将第一丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸盐、强度提升材料和糊化胶体进行聚合反应而得到的粘弹性凝胶体，其中，所述丙烯酸盐为酸度中和剂和丙烯酸进行中和反应而得到的，所述糊化胶体为将淀粉加入去离子水中进行糊化反应得到的。本专利技术第二方面提供了一种前述所述的膨胀堵漏剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将淀粉加入去离子水中进行糊化反应得到糊化胶体；(2)将酸度中和剂与丙烯酸进行中和反应得到丙烯酸盐；(3)在交联剂和引发剂存在的条件下，将第一丙烯酸、丙烯酰胺、所述丙烯酸盐、强度提升材料和所述糊化胶体进行聚合反应。本专利技术第三方面提供了一种钻井液用微胶囊型堵漏剂，其中，该微胶囊型堵漏剂包括囊内材料和包覆于所述囊内材料外的囊壳材料，其中，所述囊内材料为前述所述的膨胀堵漏剂或者由前述所述的方法制备得到的所述的膨胀堵漏剂，所述囊壳材料为石蜡、硬脂酸、蜂蜡、日本蜡、长链醇、数均分子量低于5000g/mol的聚乙烯、固化油和变形树脂中的一种或多种，优选为石蜡；优选地，所述囊壳材料与所述囊内材料的用量比为(2-5)：1。本专利技术第四方面提供了一种水基钻井液，其中，该水基钻井液含有前述所述膨胀堵漏剂或者由前述所述的方法制备得到的所述膨胀堵漏剂以及前述所述的微胶囊型堵漏剂；优选地，以100mL的所述水基钻井液的总重量为基准，所述膨胀堵漏剂的含量为10-12重量％或者所述微胶囊型堵漏剂的含量为6-8重量％。本专利技术第五方面提供了前述所述膨胀堵漏剂或者由前述所述的方法制备得到的所述膨胀堵漏剂以及前述所述的微胶囊型堵漏剂在油气田钻井过程中的应用。通过上述技术方案，本专利技术膨胀堵漏剂是利用丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸盐合成的吸水树脂的基础上，同时，引入成本低廉的淀粉，使得最终合成得到的膨胀堵漏剂具有良好的可降解性，另外，向其体系中加入强度提升材料，使其均匀分散在凝胶中，起到骨架支撑作用，用于提高凝胶的强度和稳定性，另外，在本专利技术中，采用囊壳材料，以喷涂、冷凝或溶涂等方式，将膨胀堵漏剂加工成胶囊粒径制备成微胶囊型堵漏剂，将其计入到泥浆中并泵至漏层位置，一定时间后，在井下温度条件下，其囊壳材料溶解或熔化而放出膨胀堵漏剂，使其吸收地层或井内泥浆中的水，体积迅速膨胀，通过和堵漏体系中各组分的复合存在协同作用，从而可以大幅度地提高堵漏体系的堵漏效果。另外，使用本专利技术的膨胀堵漏剂和/或微胶囊型堵漏剂成本低，方法简单，不需要停钻处理，大幅度降低了油气井漏的处理时间和费用，为提高漏失地层的钻井速度和降低钻井成本具有重大意义。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种钻井液用膨胀堵漏剂，其中，该膨胀堵漏剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将第一丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸盐、强度提升材料和糊化胶体进行聚合反应而得到的粘弹性凝胶体，其中，所述丙烯酸盐为酸度中和剂和第二丙烯酸进行中和反应而得到的，所述糊化胶体为将淀粉加入去离子水中进行糊化反应得到的。根据本专利技术，需要说明的是，所述第一丙烯酸和所述第二丙烯酸其成分均是丙烯酸，都可以通过商购获得，在本专利技术中，将其定义为“第一丙烯酸”和“第二丙烯酸”，其目的在于区分：“第一丙烯酸”作为一种组分，主要参与与丙烯酰胺以及丙烯酸盐的反应，而“第二丙烯酸”其主要参与与酸度中和剂进行中和反应进而制备丙烯酸盐。根据本专利技术，淀粉糊化后的糊化胶体的表观粘度的值可以为20-50毫帕秒。以及在本专利技术中，所述淀粉可以为玉米淀粉。根据本专利技术，以100重量份的去离子水为基准，所述第一丙烯酸与丙烯酰胺的总量为1-15重量份，所述淀粉为1-10重量份，所述酸度中和剂为0.5-5重量份，所述交联剂为0.1-0.8重量份，所述引发剂为1-9重量份，所述强度提升材料为20-70重量份。根据本专利技术，尽管通过严格控制各个组分的含量，使得各个组分之间得以相互作用使得所制备的膨胀堵漏剂在堵漏过程中能够发挥出了最佳的功效，进而使所制得的钻井液用膨胀堵漏剂结构稳定，强度高，黏弹性好，在井底高温高压环境下不容易变性，堵漏效果好；但是，以100重量份的去离子水为基准，所述第一丙烯酸与丙烯酰胺的总量为6-8重量份，所述淀粉为4-6重量份，所述酸度中和剂为2-3重量份，所述交联剂为0.3-0.5重量份，所述引发剂为4-5重量份，所述强度提升材料为50-60重量份时，效果更好。根据本专利技术，本专利技术的专利技术人发现：单独的使用丙烯酸(AA)进行聚合反应，合成出的膨胀堵漏剂的吸水倍数和吸水速率都不尽理想，不易达到实际应用中的要求，并且合成出的产品在盐溶液中吸水倍率很小，抗盐性较差，因此，引入另一种单体和丙烯酸(AA)以及丙烯酸盐进行共聚，通过改变聚合物内部结构来提高其各项性能，使其能够更为广泛的应用到各个领域，同时，引入成本低廉的淀粉，使得最终合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井液用膨胀堵漏剂，其特征在于，该膨胀堵漏剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将第一丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸盐、强度提升材料和糊化胶体进行聚合反应而得到的粘弹性凝胶体，其中，所述丙烯酸盐为酸度中和剂和第二丙烯酸进行中和反应而得到的，所述糊化胶体为将淀粉加入去离子水中进行糊化反应得到的。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用膨胀堵漏剂，其特征在于，该膨胀堵漏剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将第一丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸盐、强度提升材料和糊化胶体进行聚合反应而得到的粘弹性凝胶体，其中，所述丙烯酸盐为酸度中和剂和第二丙烯酸进行中和反应而得到的，所述糊化胶体为将淀粉加入去离子水中进行糊化反应得到的。2.根据权利要求1所述的膨胀堵漏剂，其中，以100重量份的去离子水为基准，所述第一丙烯酸与丙烯酰胺的总量为1-15重量份，所述淀粉为1-10重量份，所述酸度中和剂为0.5-5重量份，所述交联剂为0.1-0.8重量份，所述引发剂为1-9重量份，所述强度提升材料为20-70重量份；优选地，所述第一丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为(0.4-0.8)：1；优选地，所述酸度中和剂为氢氧化钠和/或氧化钙，优选所述酸度中和剂为氢氧化钠。3.根据权利要求1或2所述的膨胀堵漏剂，其中，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺中的一种或多种，优选所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；优选地，所述引发剂为过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物；优选地，所述过硫酸铵与亚硫酸钠的质量比为(0.4-0.8)：1。4.根据权利要求1或2所述的膨胀堵漏剂，其中，所述强度提升材料为碳酸钙和/或核桃壳；优选地，所述碳酸钙包括碳酸钙A和碳酸钙B，且所述碳酸钙A的平均粒径为8-12μm，所述碳酸钙B的平均粒径为4-6μm；优选地，所述核桃壳的平均粒径为18-22μm；优选地，所述碳酸钙A、碳酸钙B和核桃壳的质量比为(0.4-0.6)：(0.4-0.6)：1。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的膨胀堵漏剂，其中，所述膨胀堵漏剂的吸水倍数为150-18...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，罗平亚，程焱，蒋官澄，胡亚琴，李国军，张昊，李成，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51