钻井液用暂堵剂及其制备方法以及水基钻井液和应用技术

本发明专利技术涉及石油钻井过程中环保钻井液暂堵技术领域，公开了一种钻井液用暂堵剂及其制备方法以及水基钻井液和应用。其中，该暂堵剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将糊化淀粉和乙烯基接枝单体在活化剂溶液中进行聚合反应而得到的；乙烯基接枝单体包括丙烯酸、丙烯酰胺及2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸；糊化淀粉为将淀粉加入去离子水中进行糊化反应得到的。本发明专利技术的暂堵剂可生物降解，在土壤中90天降解率可达50％以上，对环境友好；加入该暂堵剂的水基钻井液具有良好的流变滤失性，并能对不同渗透率地层自适应暂堵，渗透率暂堵率达100％；同时本发明专利技术的暂堵剂酸溶率高，经酸化解堵后，渗透率恢复值可达85％以上，储层保护能力显著。

Temporary plugging agent for drilling fluid and its preparation method as well as water-based drilling fluid and its application

The invention relates to the technical field of temporary plugging of environmentally friendly drilling fluids in oil drilling process, and discloses a temporary plugging agent for drilling fluids, its preparation method, water-based drilling fluids and its application. The temporary plugging agent is obtained by the polymerization of gelatinized starch and vinyl graft monomer in the presence of crosslinking agent and initiator in the activating agent solution; vinyl graft monomer includes acrylic acid, acrylamide and 2 acrylamide 2 methyl propionic sulfonic acid; gelatinized starch is obtained by the gelatinization reaction of starch in deionized water. The temporary plugging agent of the present invention can be biodegraded, and the degradation rate can reach more than 50% in the soil in 90 days, which is environmentally friendly; the water-based drilling fluid added with the temporary plugging agent has good rheological filtration property, and can self-adapt temporary plugging for different permeability formations, with the permeability temporary plugging rate reaching 100%; at the same time, the acid solubility of the temporary plugging agent of the present invention is high, and the permeability recovery value can reach more than 85% after acidizing plugging removal. Reservoir protection ability is remarkable.

【技术实现步骤摘要】
钻井液用暂堵剂及其制备方法以及水基钻井液和应用
本专利技术涉及石油钻井过程中环保钻井液暂堵
，具体涉及一种钻井液用暂堵剂及其制备方法以及水基钻井液和应用。
技术介绍
屏蔽暂堵是钻完井过程中广泛应用的一种储层保护技术，该技术是在钻井液中加入暂堵剂，以形成致密的暂堵层，阻止钻井液中的固相和液相侵入储层造成损害。暂堵剂与地层孔喉直径严格匹配才能形成高质量的暂堵带，这在实际生产过程中很难做到，选用的暂堵剂只适用于某一井段，对整个油气层暂堵效果较差。为完善这一问题，发展了自适应屏蔽暂堵剂，其由聚合物为主要成分、可变形弹性粒子和填充加固剂作为助剂组成，然而许多新型的聚合物暂堵剂可生化性差，面临环保问题。吸水树脂是一种新型高分子功能材料，遇水溶胀但不溶解并具有一定交联度的三维网状结构的聚合物，具有可变形性，可通过形状调节封堵不同尺寸的孔道，目前在石油开发中已有大量应用，但存在难降解和毒性大等问题。淀粉基吸水树脂以淀粉为主链，含有大量亲水基团的乙烯类聚合物为侧链的淀粉接枝聚合物可用作高吸水树脂，其具有吸水溶胀和降解的独特性能。这为可降解淀粉基吸水树脂钻井液暂堵剂技术提供了一个全新的思路。淀粉是可再生资源，且淀粉分子中具有活泼的羟基，易于化学和物理改性，改性后的淀粉基材料具有生物可降解性，同时在淀粉基吸水树脂中混掺可酸溶性刚性颗粒，形成有机-无机杂化网络结构，提高吸水树脂的综合性能，是一种潜在的钻井液用环保型暂堵材料。CN104449613A公开了一种吸水树脂暂堵剂及其制备方法，由丙烯酸类单体、丙烯酰胺类单体和粉末状可酸溶无机填充材料制得，该树脂可应用于不同形状和不同尺寸的漏失通道堵漏，但不可生物降解。CN104710967A公开了一种水基钻井液用自解堵抗温暂堵剂及其制备方法，由淀粉、碱金属氢氧化物、卤代有机酸、碳酸盐、疏水改性剂、醇和水进行反应得到的产物以及纳米碳酸钙组成，抗温能力强，对不同渗透岩心暂堵效果较好，但使用物中含有难生物降解的苯环。CN106883832A公开了一种环保型可控暂堵剂及制备方法，应有于页岩气开采，使用的原料环保，有较好的生物相容性，但不具备对不同渗透率自适应暂堵能力。总之，现有的暂堵剂没有兼顾自适应封堵能力与环保性能，且多应用于调剖堵水或压裂技术中，同时具有环保性和自适应暂堵能力的钻井液暂堵剂目前在国内未见报道。因此，开发和研究一种兼顾对不同渗透率地层自适应封堵和环境保护的暂堵剂具有重要意义。
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的暂堵剂难以兼顾对不同渗透率地层自适应封堵和环境保护的缺陷，而提供一种钻井液用暂堵剂及其制备方法以及水基钻井液和应用，其中，该暂堵剂能够兼顾对不同渗透率地层自适应封堵和环境保护的技术问题。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暂堵剂，其中，该暂堵剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将糊化淀粉和乙烯基接枝单体在活化剂的溶液中进行聚合反应而得到的；其中，所述乙烯基接枝单体包括丙烯酸、丙烯酰胺及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；所述糊化淀粉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暂堵剂的制备方法，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淀粉；(2)将活化剂与碳酸接触制备得活化剂溶液，(3)在交联剂和引发剂存在的条件下，将所述糊化淀粉和所述乙烯基接枝单体在所述活化剂溶液中进行聚合反应。本专利技术第三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暂堵剂或者由前述所述的方法制备得到的所述暂堵剂；优选地，以100mL的所述水基钻井液的总重量为基准，所述暂堵剂的含量为0.5-1.5％。本专利技术第四方面提供了一种前述所述暂堵剂或者由前述所述的方法制备得到的所述暂堵剂在油气田钻井过程中的应用。通过上述技术方案，本专利技术的暂堵剂可生物降解，在土壤中90天降解率可达50％以上，对环境友好；加入该暂堵剂的水基钻井液具有良好的流变滤失性，并能对不同渗透率地层自适应暂堵，渗透率暂堵率达100％；同时本专利技术的暂堵剂酸溶率高，经酸化解堵后，渗透率恢复值可达85％以上，储层保护能力显著。本专利技术的暂堵剂是一种兼顾环保与高性能自适应封堵能力的钻井液暂堵剂。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暂堵剂，其中，该暂堵剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将糊化淀粉和乙烯基接枝单体在活化剂的溶液中进行聚合反应而得到的；其中，所述乙烯基接枝单体包括丙烯酸、丙烯酰胺及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；所述糊化淀粉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，所述糊化反应的条件为60-80℃水溶液中加热20-40分钟。根据本专利技术，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，所述淀粉为1-5重量份，所述乙烯基接枝单体为5-9重量份，所述引发剂为0.5-1重量份，所述交联剂为0.2-1重量份，所述活化剂为0.1-3重量份；优选地，丙烯酸、丙烯酰胺及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量比为(0.5-4)：(0.5-2)：1，优选为(0.5-2)：(0.5-2)：1。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暂堵剂能够发挥出了最佳的功效，进而使所制得的钻井液用暂堵剂能够可生物降解、对环境友好；加入该暂堵剂的水基钻井液具有良好的流变滤失性，并能对不同渗透率地层自适应暂堵；同时本专利技术的暂堵剂酸溶率高，经酸化解堵后，渗透率恢复值高，储层保护能力显著；但是，以100重量份的去离子水为基准，所述淀粉为1-3重量份，所述乙烯基接枝单体为5-9重量份，所述引发剂为0.5-1重量份，所述交联剂为0.5-1重量份，所述活化剂为1-2重量份时，效果更好。根据本专利技术，所述交联剂可以为N,N-二甲基丙烯酰胺。在本专利技术中，当交联剂加量过少，暂堵剂强度过低；但是如果交联剂加量过多，暂堵剂膨胀倍数过小。因此，在本专利技术所限定的交联剂以及交联剂的含量的条件下，效果最好。优选地，所述引发剂可以为过硫酸铵。在本专利技术中，还需要控制引发剂的含量，这是因为引发剂的加入不仅会影响聚合反应速度，同样会影响聚合物分子网状结构；当引发剂加量过少时，反应体系中的自由基数量过低，从而交联密度低，不利于形成三维网状结构，合成的聚合物分子量偏小，表现为吸水率偏低。当引发剂加量偏多时，虽然会加快聚合反应速度，但过多的引发剂易产生爆聚现象，使得分子量下降，交联密度偏高，同样不利于形成三维网状结构，引起吸水率降低。因此，在本专利技术所限定的引发剂以及引发剂的含量的条件下，效果最好。根据本专利技术，所述活化剂的溶液为将活化剂与碳酸钙进行接触而得到的；且以100重量份的去离子水为基准，碳酸钙为1-5重量份，优选为3-5重量份；优选地，所述活化剂为十六烷基三甲基溴化铵、双子表面活性剂、硅表面活性剂、辛烷基二羟乙基氧胺、双十四烷基磺基甜菜碱和硬脂酸钠中的至少一种；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井液用暂堵剂，其特征在于，该暂堵剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将糊化淀粉和乙烯基接枝单体在活化剂的溶液中进行聚合反应而得到的；其中，所述乙烯基接枝单体包括丙烯酸、丙烯酰胺及2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸；所述糊化淀粉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】
1.一种钻井液用暂堵剂，其特征在于，该暂堵剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将糊化淀粉和乙烯基接枝单体在活化剂的溶液中进行聚合反应而得到的；其中，所述乙烯基接枝单体包括丙烯酸、丙烯酰胺及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；所述糊化淀粉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所述的暂堵剂，其中，以100重量份的去离子水为基准，所述淀粉为1-5重量份，所述乙烯基接枝单体为5-9重量份，所述引发剂为0.5-1重量份，所述交联剂为0.2-1重量份，所述活化剂为0.1-3重量份；优选地，丙烯酸、丙烯酰胺及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量比为(0.5-4)：(0.5-2)：1。3.根据权利要求1或2所述的暂堵剂，其中，所述交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸铵。4.根据权利要求1或2所述的暂堵剂，其中，所述活化剂的溶液为将活化剂与碳酸钙进行接触而得到的；且以100重量份的去离子水为基准，碳酸钙为1-5重量份；优选地，所述活化剂为十六烷基三甲基溴化铵、双子表面活性剂、硅表面活性剂、辛烷基二羟乙基氧胺、双十四烷基磺基甜菜碱和硬脂酸钠中的至少一种；优选地，碳酸钙的平均粒径为5-25μm和/或平均粒径为30-100nm；更优选地，平均粒径为5-25μm的碳酸钙和平均粒径为30-100nm的碳酸钙的含量的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄维安，王婧雯，雷明，张家旗，李公让，吕开河，吴雄军，邱正松，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37