一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用，该抗高温承压封堵剂包括以下质量份数的原料：阳离子单体1

【技术实现步骤摘要】
一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用，属于石油工业的油田化学领域。

技术介绍

[0002]井壁失稳问题一直是油气钻探过程中的难点和重点。在钻井作业中，90％以上的井壁失稳均发生在泥页岩井段，其原因是该地层的裂缝发育丰富，钻井液的水相易侵入到裂缝中，液相压力会通过裂缝进行传递，一方面会造成钻井液循环损耗增大，降低钻井液对井壁的支撑能力；另一方面会使泥页岩进一步水化，产生大裂缝，最终导致井壁周围岩石崩塌掉块直至坍塌，严重影响钻井作业。因此，在钻井作业中有效保证井壁稳定是至关重要的，通过在水基钻井液中加入封堵剂可以有效的提高钻井液对裂缝的封堵能力，减少井壁失稳的风险。
[0003]封堵剂是水基钻井液的关键处理剂之一，性能优异的封堵剂在井下可以有效封堵泥页岩层裂缝，减弱钻井液在储层中侵入，从而显著的提高井壁稳定性。但是目前常用的封堵剂主要存在以下不足：(1)高分子聚合物类封堵剂，其在高温条件下分子链易断裂，会失去封堵性能；(2)无机类封堵剂，由于其刚性过大且粒径比较固定单一，封堵裂缝和孔隙时，首先，在井内液柱压力作用下容易发生滑脱效应，其次，与漏失孔道孔径不相配时，难以进入漏失孔道，封堵效果较为有限。
[0004]中国专利文件CN111394070A提供了一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下质量份数的组分：纳米封堵剂10
‑
20份、刚性封堵剂20
‑
30份、改性沥青20
‑<br/>30份、石墨10
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20份、超细碳酸钙20
‑
30份。所述纳米封堵剂为粒径在50
‑
300nm的无机纳米粒子、有机纳米粒子、或两者任意比例的混合物，所述刚性封堵剂为大理石、蛭石或方解石，所述石墨为具有层片状结构的天然石墨。但是该防塌封堵剂中刚性封堵剂自身刚性过大且粒径比较固定单一，与漏失孔道孔径不相配，难以进入漏失孔道，封堵效果较为有限。
[0005]中国专利文件CN110845659A提供了一种钻井液用聚合物纳米粒子的制备方法，该聚合物纳米粒子是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟乙酯为主要原料，OP
‑
10为乳化剂、0.3～1.5％过硫酸钾
‑
亚硫酸氢钠为引发剂，通过乳液聚合制备得到的。但是该聚合物封堵剂的抗温能力有限且承压能力相较于刚性颗粒效果太差。
[0006]因此，亟需研发一种能够在高温高压条件下表现出优异的封堵性能抗高温承压封堵剂。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，尤其是现有水基钻井液封堵剂存在抗温承压能力较差，封堵效果有限的不足，本专利技术提供了一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用。本专利技术使用少量含有无机内核的高强度复合交联剂对含碳碳双键类单体进行轻度交联，制备了一种抗高温承压封堵剂，在高温高压条件下表现出优异的封堵性能，克服现有水
基钻井液封堵剂高温稳定性差、承压能力低、封堵效果有限的缺点。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂，包括以下质量份数的原料：阳离子单体1
‑
3份，抗高温柔性单体13
‑
25份，含苯环单体20
‑
40份，高强度复合交联剂1
‑
4份，乳化剂1
‑
5份，氧化还原引发剂0.25
‑
0.75份，水150
‑
220份。
[0010]根据本专利技术优选的，所述的水基钻井液用抗高温承压封堵剂包括以下质量份数的原料：阳离子单体1.5
‑
2.5份，抗高温柔性单体18
‑
22份，含苯环单体30
‑
35份，高强度复合交联剂2
‑
3份，乳化剂2
‑
3份，氧化还原引发剂0.3
‑
0.5份，水180
‑
200份。
[0011]根据本专利技术优选的，所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
[0012]根据本专利技术优选的，所述的抗高温柔性单体为烯丙基磺酸钠、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸(AMPS)、N
‑
异丙基丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合。
[0013]根据本专利技术优选的，所述的含苯环单体为苯乙烯或苯乙烯磺酸钠。
[0014]根据本专利技术优选的，所述的乳化剂为乳化剂OP
‑
50、乳化剂OP
‑
4或乳化剂OP
‑
10。
[0015]根据本专利技术优选的，所述的氧化还原引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过氧化氢/酒石酸、过氧化氢/次硫酸氢钠甲醛中的一种或两种的组合，氧化还原引发剂中氧化剂与还原剂的质量比为0.5
‑
1.2:1。
[0016]根据本专利技术优选的，所述的高强度复合交联剂为1
‑
烯丙基
‑
3,5,7,9,11,13,15
‑
异丁基8臂倍半硅氧烷(POSS)和丙烯酰胺的聚合物；优选的，所述的高强度复合交联剂按照下述方法制备得到：
[0017]在搅拌条件下，将NaOH水溶液、1
‑
烯丙基
‑
3,5,7,9,11,13,15
‑
异丁基8臂倍半硅氧烷(POSS)和丙烯酰胺(AM)依次加入水中，搅拌溶解；之后升温至75
‑
95℃，加入引发剂，进行恒温反应；反应完成后，经过滤、干燥、粉碎得到高强度复合交联剂。
[0018]优选的，所述的NaOH水溶液的质量分数为20％，所述NaOH水溶液的体积与1
‑
烯丙基
‑
3,5,7,9,11,13,15
‑
异丁基8臂倍半硅氧烷(POSS)的质量之比为1
‑
4mL:0.01
‑
0.03g。
[0019]优选的，所述的1
‑
烯丙基
‑
3,5,7,9,11,13,15
‑
异丁基8臂倍半硅氧烷(POSS)与丙烯酰胺(AM)的质量比为0.001
‑
0.005:1。
[0020]优选的，所述的1
‑
烯丙基
‑
3,5,7,9,11,13,15
‑
异丁基8臂倍半硅氧烷(POSS)的质量与水的体积之比为0.1
‑
0.3mg:1mL。
[0021]所述1
‑
烯丙基
‑
3,5,7,9,11,13,15
‑
异丁基8臂倍半硅氧烷(POSS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂，其特征在于，该抗高温承压封堵剂包括以下质量份数的原料：阳离子单体1
‑
3份，抗高温柔性单体13
‑
25份，含苯环单体20
‑
40份，高强度复合交联剂1
‑
4份，乳化剂1
‑
5份，氧化还原引发剂0.25
‑
0.75份，水150
‑
220份。2.根据权利要求1所述的水基钻井液用抗高温承压封堵剂，其特征在于，所述的水基钻井液用抗高温承压封堵剂包括以下质量份数的原料：阳离子单体1.5
‑
2.5份，抗高温柔性单体18
‑
22份，含苯环单体30
‑
35份，高强度复合交联剂2
‑
3份，乳化剂2
‑
3份，氧化还原引发剂0.3
‑
0.5份，水180
‑
200份。3.根据权利要求1所述的水基钻井液用抗高温承压封堵剂，其特征在于，所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；所述的抗高温柔性单体为烯丙基磺酸钠、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
异丙基丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合。4.根据权利要求1所述的水基钻井液用抗高温承压封堵剂，其特征在于，所述的含苯环单体为苯乙烯或苯乙烯磺酸钠；所述的乳化剂为乳化剂OP
‑
50、乳化剂OP
‑
4或乳化剂OP
‑
10；所述的氧化还原引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过氧化氢/酒石酸、过氧化氢/次硫酸氢钠甲醛中的一种或两种的组合，氧化还原引发剂中氧化剂与还原剂的质量比为0.5
‑
1.2：1。5.根据权利要求1所述的水基钻井液用抗高温承压封堵剂，其特征在于，所述的高强度复合交联剂为1
‑
烯丙基
‑
3,5,7,9,11,13,15
‑
异丁基8臂倍半硅氧烷和丙烯酰胺的聚合物。6.根据权利要求5所述的水基钻井液用抗高温承压封堵剂，其特征在于，所述的高强度复合交联剂按照下述方法制备得到：在搅拌条件下，将NaOH水溶液、1
‑
烯丙基
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3,5,7,9,11,13,15
‑
异丁基8臂倍半硅氧烷和丙烯酰胺依次加入水中，搅拌溶解；之后升温至75
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95℃，加入引发剂，进行恒温反应；反应完成后，经过滤、干燥、粉碎得到高强度复合交联剂。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕开河，章超，黄贤斌，王金堂，刘敬平，蒋官澄，姚如刚，白英睿，金家锋，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：