一种钻井液用阳离子型封堵剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钻井液用阳离子型封堵剂，由苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体及含有阳离子基团的可聚合功能单体在去离子水中，在引发剂作用下聚合而得；本发明专利技术产物表面具有丰富的阳离子基团，能够与粘土矿物发生多点吸附，起到改善泥饼质量、控制钻井液滤失量、强化井壁的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于油田化学技术领 域。
技术介绍
随着钻井地质复杂性的增加，钻遇井下复杂问题的几率越来越高，强调钻井液封 堵性能几乎已经成为各类钻井液必然强调的技术指标之一。加入适当粒径分布的封堵材 料，可有效改善钻井液滤液的"水力尖劈"作用而导致的井壁失稳现象。 超细钙封堵剂粒径分布范围广、价格合理，可在油基钻井液和水基钻井液中使用， 是目前钻井液
使用的最广泛的一种封堵材料。但超细钙属于惰性固相材料，其惰 性表面与泥土颗粒间基本无作用力，形成的泥饼耐冲刷性能差，加量过高还会影响泥饼的 强度和润滑能。 近年来，利用高分子合成技术制备聚合物类封堵剂的研究成为热点。聚合物类封 堵剂多以油溶性苯乙烯类、丙烯酸酯类单体为主链，并通过适当的交联技术，形成粒径分布 广泛(纳米-微米范围）的粉末状或乳液状产物。该类处理剂适用于各类孔隙的封堵的同时， 还具有一定的形变能力，并可以与其他处理剂间的变形、填充、高温黏结等作用，有助于形 成薄而韧的泥饼。但该类处理剂对于膨润土或井壁仍然属于惰性材料，因此其作用仍限于 物理封堵。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种钻井液用阳离子型封堵剂，该封堵剂能够提高钻井液封堵 性能的同时，通过加强封堵剂与粘土矿物的静电吸附作用而提高井壁稳定性。 本专利技术另一目的在于提供一种钻井液用阳离子型封堵剂的制备方法，反应条件温 和、可控，产品后处理工艺简单，易用工业化。所得产品可以用于油基钻井液、水基钻井液性 能调节。 本专利技术的技术方案为： -种钻井液用阳离子型封堵剂，由苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体及含有阳离子 基团的有聚合功能的单体在去离子水中，在引发剂作用下聚合而得;苯乙烯类单体、丙烯酸 酯类单体及含有阳离子基团的有聚合功能的单体的质量比为4-5:1:1。 -种钻井液用阳离子型封堵剂的制备方法，包括以下步骤： (1)将苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体组成的混合物A转移至固定于剪切乳化装 置上的高搅杯中，其中苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的质量比4-5:1; (2)配制含有阳离子基团的有聚合功能单体与去离子水的混合物B，其中含有阳离 子基团的有聚合功能单体和去离子水的质量比为1:20-25,含有阳离子基团的有聚合功能 单体和苯乙烯类单体的质量比为1:4-5; (3)将混合物B转移至步骤(1)所述的高搅杯中，开动剪切乳化装置，设定乳化速率 为 5000-8000r/min，搅拌 10-15min，得到混合物 C; (4)将混合物C转移至带有控温装置、回流冷凝、通氮气装置和搅拌装置的反应釜 中，开启反应釜控温装置、回流冷凝装置和搅拌装置，设定温度为70-80°C、搅拌速率为300-500r/min； (5)开启通入氮气装置，鼓泡除氧10-15min，待反应釜内温度达到60-70°C后，缓慢 向反应釜中加入占混合物C质量分数为0.3-0.5 %的引发剂； (6)反应釜保温搅拌反应6_8h后停止搅拌，将反应釜内的粗产品导入表面皿中，并 将表面皿转移至干燥箱中，50-60°C下鼓风干燥7-8h，即得到白色粉末状产物即为本专利技术钻 井液用阳离子型封堵剂。 所述的苯乙烯类单体为苯乙烯、甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯或二乙烯基苯中的任 一种或混合物。 所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸苯酯或3-苯甲 酰基丙烯酸乙酯中的任一种或混合物。 所述的含有阳离子基团的有聚合功能单体为顺丁烯二酸二乙酯撑基双、顺丁烯二酸二乙酯撑基双、顺丁烯二酸二 乙酯撑基双、顺丁烯二酸二乙酯撑基双、顺丁烯二酸二乙酯撑基双和顺丁烯二酸二乙酯撑基双 中的任意一种。 所述的引发剂为硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钾-亚硫酸氢钾中的任意一种。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术钻井液用阳离子型封堵剂是一类由苯乙烯类、丙烯酸酯类单体及含有阳离 子基团的可聚合功能单体通过自由基聚合而得。产物表面具有丰富的阳离子基团，能够与 粘土矿物发生多点吸附，起到改善泥饼质量、控制钻井液滤失量、强化井壁的作用。【附图说明】图1为实施例1产品粒径分布特点曲线图。 图2为实施例2产品粒径分布特点曲线图。 图3为实施例3产品粒径分布特点曲线图。【具体实施方式】 下面列举具体实施例，以说明本专利技术所述的产品及其制备过程。 实施例1将精制后的16g苯乙烯和4g丙烯酸甲酯转移至固定于剪切乳化装置上的高搅杯 中，再向该反应釜中加入顺丁烯二酸二乙酯撑基双和去离子水 的混合物溶液(其中包含4g顺丁烯二酸二乙酯撑基双和100g去 离子水），开动乳化装置，设定乳化速率为5000r/min，乳化15min后得到混合物。将所得混合 物转移至带回流冷凝、通氮气、控温及搅拌装置的反应釜中，在通入高纯度氮气鼓泡除氧条 件下，开动搅拌、回流冷凝剂控温装置，设定搅拌速率为300r/min、温度为70°C。待反应釜内 达到60°C时，向釜内加入0.37g过硫酸铵。通氮保温反应8h后停止搅拌。将反应釜内的粗产 品导入表面皿中，并将表面皿转移至干燥箱中，50°C下鼓风干燥8h，即得到白色粉末状产物 即为本专利技术钻井液用阳离子型封堵剂，记为S-I。 实施例2将精制后的6g苯乙稀、10g甲基苯乙稀和4g丙稀酸异丁酯转移至固定于剪切乳化 装置上的高搅杯中，再向该高搅杯中加入顺丁烯二酸二乙酯撑基双和去离子水的混合物溶液(其中包含4g顺丁烯二酸二乙酯撑基双和80g去离子水），开动乳化装置，设定乳化速率为6000r/min，乳化12min后得到混 合物。将所得混合物转移至带回流冷凝、通氮气、控温及搅拌装置的反应釜中，在通入高纯 度氮气鼓泡除氧条件下，开动搅拌、回流冷凝剂控温装置，设定搅拌速率为400r/min、温度 为80°C。待反应釜内达到70°C时，向釜内加入0.50g过硫酸钾-亚硫酸氢钾，通氮保温反应6h 后停止搅拌。将反应釜内的粗产品导入表面皿中，并将表面皿转移至干燥箱中，60°C下鼓风 干燥7h，即得到白色粉末状产物即为本专利技术钻井液用阳离子型封堵剂，记为S-Π 。 实施例3 将精制后的l〇g苯乙烯、8g3_甲基苯乙烯和2g甲基丙烯酸苯酯、2g丙烯酸异丁酯转 移至固定于剪切乳化装置上的高搅杯中，再向该高搅杯中加入顺丁烯二酸二乙酯撑基双 和去离子水的混合物溶液(其中包含4g顺丁烯二酸二乙酯撑基 双和88g去离子水），开动乳化装置，设定搅拌速率为8000r/ min，保持lOmin。开动乳化装置，设定乳化速率为6000r/min，乳化12min后得到混合物。所得 混合物转移至带回流冷凝、通氮气、控温及搅拌装置的反应釜中，在通入高纯度氮气鼓泡除 氧条件下，开动搅拌、回流冷凝剂控温装置，设定搅拌速率为500r/min、温度为75°C。待反应 釜内达到65°C时，向釜内加入0.50g过硫酸钾，通氮保温反应7h后停止搅拌。将反应釜内的 粗产品导入表面皿中，并将表面皿转移至干燥箱中，50°C下鼓风干燥8h，即得到白色粉末状 产物即为本专利技术钻井液用阳离子型封堵剂，记为s-m。 实施例4将精制后的10g苯乙稀、5g二乙烯基苯、3g甲基丙稀酸苯酯转移至固定于剪切乳化 装置上的高搅杯中，再向该高搅杯中加入顺丁烯二酸二乙酯撑基双和去离子水的混合物溶液(其中包含3g顺丁烯二酸二乙酯撑基双和75g去离子水），开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液用阳离子型封堵剂，其特征在于由苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体及含有阳离子基团的有聚合功能单体在去离子水中，在引发剂作用下聚合而得；苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体及含有阳离子基团的有聚合功能单体的质量比为4‑5：1：1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马诚，毛微，康晓雪，林子扬，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21