钻井液用乳液微球封堵剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于钻井液用添加剂领域，具体涉及钻井液用乳液微球封堵剂及其制备方法。该封堵剂由下述组分经反相乳液聚合得到，以重量份数计，所述组分包括：白油70～90份，聚甘油单硬脂酸酯5～10份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5～2份，N,N‑二甲基丙烯酰胺50～70份，蒸馏水100～130份，纯碱10～15份，丙烯酸15～25份，乙烯基三甲氧硅烷2～7份，络合剂0.2～0.5份，引发剂0.5～1.5份，链终止剂0.02～0.05份。所得产品具有微纳米核壳结构，可有效封堵不同量级的微裂隙，封堵降滤失效果好，兼具可与润滑剂相比拟的润滑效果。

Emulsion microsphere sealing agent for drilling fluid and preparation method thereof

The invention belongs to the field of drilling fluid additive, in particular relates to an emulsion microsphere sealing agent for drilling fluid and a preparation method thereof. The plugging agent comprises the following components obtained by inverse emulsion polymerization, by weight, the components include: 70 to 90 portions of white oil, polyglycerol monostearate 5 ~ 10, polyoxyethylene sorbitan monooleate 0.5 ~ 2, N, N two methyl acrylamide 50 to 70 copies. Distilled water is 100 ~ 130, 10 ~ 15 acrylic acid soda, 15 ~ 25, vinyltrimethoxysilane from 2 to 7, 0.2 to 0.5 portions of complexing agent, initiator of 0.5 ~ 1.5, 0.02 ~ 0.05 chain terminator. The product has micro nano core shell structure, which can effectively block micro cracks of different magnitudes, and the plugging and filtering effect is good, and the lubricating effect can be compared with that of the lubricant.

【技术实现步骤摘要】
钻井液用乳液微球封堵剂及其制备方法
本专利技术属于钻井液用添加剂领域，具体涉及钻井液用乳液微球封堵剂及其制备方法。
技术介绍
井壁失稳一直是困扰石油钻井领域的一个大问题，该问题一直存在且未能得到很好的解决。90％以上的井壁失稳发生在泥页岩地层，井壁失稳不但影响钻井速度与测井、固井质量，还使部分地区无法钻达目的层，影响勘探目的的实现。对于层理、裂缝发育的泥页岩地层，为防止井壁失稳，要求钻井液具有强的封堵性，有效封堵地层层理、裂缝，阻止钻井液及其滤液进入地层，从而提高地层承压能力、稳定井壁和防止井漏。然而现有的封堵剂主要是针对在土浆中使用具有较好的降滤失效果；针对无固相钻井液来说，普通的封堵剂(如：淀粉类、纤维素类、树脂类等)很难达到降滤失的效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供钻井液用乳液微球封堵剂，该封堵剂由下述组分经反相乳液聚合得到，以重量份数计，所述组分包括：白油70～90份，聚甘油单硬脂酸酯5～10份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5～2份，N,N-二甲基丙烯酰胺50～70份，蒸馏水100～130份，纯碱10～15份，丙烯酸15～25份，乙烯基三甲氧硅烷2～7份，络合剂0.2～0.5份，引发剂0.5～1.5份，链终止剂0.02～0.05份。优选的，上述钻井液用乳液微球封堵剂中，以重量份数计，所述组分包括：白油80份，聚甘油单硬脂酸酯7份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯1份，N,N-二甲基丙烯酰胺60份，蒸馏水120份，纯碱12份，丙烯酸20份，乙烯基三甲氧硅烷5份，络合剂0.5份，引发剂1份，链终止剂0.05份。其中，上述钻井液用乳液微球封堵剂中，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠，所述链终止剂为亚硝酸钠。其中，上述钻井液用乳液微球封堵剂中，所述引发剂为过硫酸钾或者甲醛合次硫酸氢钠。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供上述钻井液用乳液微球封堵剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)、油相配制：在常温条件下，在反应釜中加入白油70～90份，60～70r/min搅拌条件下缓慢依次加入聚甘油单硬脂酸酯5～10份、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5～2份，搅拌30～60min，得到油相，备用；(2)水相配制：在另一反应釜中加入蒸馏水100～130份，开启搅拌，转速为60～70r/min，缓慢加入纯碱10～15份，搅拌20～40min，然后依次缓慢加入丙烯酸15～25份、N,N-二甲基丙烯酰胺50～70份、乙烯基三甲氧硅烷2～7份，搅拌50min，得到水相，备用；(3)聚合：将步骤(2)得到的水相缓慢加入到步骤(1)所得油相中，开启冷却水搅拌器转速调至100～110r/min并搅拌20～40min，然后通入氮气除氧25～35min后，加入引发剂0.5～1.5份、络合剂0.2～0.5份，33～37℃恒温反应2.8～3.2h，然后升温至58～62℃聚合1.6～2.2h；然后关闭氮气，加入聚合终止剂0.02～0.05份，反应25～35min即得到终产品。其中，上述钻井液用乳液微球封堵剂的制备方法中，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠，所述链终止剂为亚硝酸钠。其中，上述钻井液用乳液微球封堵剂的制备方法中，所述引发剂为过硫酸钾或者甲醛合次硫酸氢钠。本专利技术的有益效果是：与普通封堵降滤失剂相比，本专利技术封堵剂的粒径在微纳米(≤50μm)范围内，且封堵剂为核壳结构，弹性核使其可以发生微观塑性变形，外围亲水壳确保了封堵剂的聚结稳定性，从而有效封堵不同量级的微裂隙。另外，本专利技术产品封堵降滤失效果好，兼具可与润滑剂相比拟的润滑效果；并且具有耐温(180℃)抗盐作用，配伍性好，适用于淡水、盐水钻井完井液；同时还克服了固体产品在使用过程中产生的粉尘对人员的危害。具体实施方式本专利技术提供了一种钻井液用乳液微球封堵剂，该封堵剂由下述组分经反相乳液聚合得到，以重量份数计，所述组分包括：白油70～90份，聚甘油单硬脂酸酯5～10份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5～2份，N,N-二甲基丙烯酰胺50～70份，蒸馏水100～130份，纯碱10～15份，丙烯酸15～25份，乙烯基三甲氧硅烷2～7份，络合剂0.2～0.5份，引发剂0.5～1.5份，链终止剂0.02～0.05份。优选的，上述钻井液用乳液微球封堵剂中，以重量份数计，所述组分包括：白油80份，聚甘油单硬脂酸酯7份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯1份，N,N-二甲基丙烯酰胺60份，蒸馏水120份，纯碱12份，丙烯酸20份，乙烯基三甲氧硅烷5份，络合剂0.5份，引发剂1份，链终止剂0.05份。其中，上述钻井液用乳液微球封堵剂中，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠，所述链终止剂为亚硝酸钠，所述引发剂为过硫酸钾或者甲醛合次硫酸氢钠。进一步的，本专利技术还提供了上述钻井液用乳液微球封堵剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)、油相配制：在常温条件下，在反应釜中加入白油70～90份，60～70r/min搅拌条件下缓慢依次加入乳化剂聚甘油单硬脂酸酯5～10份、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5～2份，搅拌30～60min，得到油相，备用；(2)水相配制：在另一反应釜中加入蒸馏水100～130份，开启搅拌，转速为60～70r/min，缓慢加入纯碱10～15份，搅拌20～40min，然后依次缓慢加入丙烯酸15～25份、N,N-二甲基丙烯酰胺50～70份、乙烯基三甲氧硅烷2～7份，搅拌50min，得到水相，备用；(3)聚合：将步骤(2)得到的水相缓慢加入到步骤(1)所得油相中，开启冷却水搅拌器转速调至100～110r/min并搅拌20～40min，然后通入氮气除氧25～35min后，加入引发剂0.5～1.5份、络合剂0.2～0.5份，33～37℃恒温反应2.8～3.2h，然后升温至58～62℃聚合1.6～2.2h；然后关闭氮气，加入聚合终止剂0.02～0.05份，反应25～35min即得到终产品。其中，上述钻井液用乳液微球封堵剂的制备方法中，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠，所述链终止剂为亚硝酸钠，所述引发剂为过硫酸钾或者甲醛合次硫酸氢钠。更进一步的，本专利技术还提供了上述钻井液用乳化微球封堵剂在无固相钻井液中的应用。采用上述方法制得的钻井液用乳液微球封堵剂是一种封堵降滤失剂，在无固相钻井液中具有良好的降滤失效果；本产品采用反相乳液合成技术确保封堵剂的粒径在微纳米范围(≤50um)内；封堵剂为核壳结构，弹性核使其可以发生微观塑性变形，外围亲水壳确保了封堵剂的聚结稳定性，从而有效封堵不同量级的微裂隙。本品封堵降滤失效果好兼具可与润滑剂相比拟的润滑效果。并且具有耐温(180℃)抗盐作用，适用于淡水、盐水钻井完井液。以下结合实施例对本专利技术作进一步解释和说明，并不因此限制本专利技术的保护范围。实施例1钻井液用乳液微球封堵剂按照以下方法制备得到：(1)油相配制：在常温条件下，开启搅拌，转速为65r/min，在反应釜中加入白油80份，搅拌条件下缓慢依次加入乳化剂聚甘油硬脂酸脂7份、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯1份，搅拌45min，得到油相，备用；(2)水相配制：在另一反应釜中加入蒸馏水120份，开启搅拌，转速为65r/min，缓慢加入纯碱12份，搅拌30min，然后依次缓慢加入丙烯酸20份、N,N-二甲基丙烯酰胺60份、乙烯基三甲氧硅烷5份，本文档来自技高网...

【技术保护点】
钻井液用乳液微球封堵剂，其特征在于，该封堵剂由下述组分经反相乳液聚合得到，以重量份数计，所述组分包括：白油70～90份，聚甘油单硬脂酸酯5～10份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5～2份，N,N‑二甲基丙烯酰胺50～70份，蒸馏水100～130份，纯碱10～15份，丙烯酸15～25份，乙烯基三甲氧硅烷2～7份，络合剂0.2～0.5份，引发剂0.5～1.5份，链终止剂0.02～0.05份。

【技术特征摘要】
1.钻井液用乳液微球封堵剂，其特征在于，该封堵剂由下述组分经反相乳液聚合得到，以重量份数计，所述组分包括：白油70～90份，聚甘油单硬脂酸酯5～10份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5～2份，N,N-二甲基丙烯酰胺50～70份，蒸馏水100～130份，纯碱10～15份，丙烯酸15～25份，乙烯基三甲氧硅烷2～7份，络合剂0.2～0.5份，引发剂0.5～1.5份，链终止剂0.02～0.05份。2.根据权利要求1所述的钻井液用乳液微球封堵剂，其特征在于，以重量份数计，所述组分包括：白油80份，聚甘油单硬脂酸酯7份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯1份，N,N-二甲基丙烯酰胺60份，蒸馏水120份，纯碱12份，丙烯酸20份，乙烯基三甲氧硅烷5份，络合剂0.5份，引发剂1份，链终止剂0.05份。3.根据权利要求1或2所述的钻井液用乳液微球封堵剂，其特征在于，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠，所述链终止剂为亚硝酸钠。4.根据权利要求1或2所述的钻井液用乳液微球封堵剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾或者甲醛合次硫酸氢钠。5.权利要求1～4所述钻井液用乳液微球封堵剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)、油相配制：在常温条件下，在反应釜中加入白油70...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨静，冯海平，刘学明，王义虎，全晓虎，冯奇，刘传海，李昂，
申请(专利权)人：天津博科瑞精细化学有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12