一种耐高温的水基钻井液多功能乳液封堵剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及油气井工程领域中的油田化学技术领域，公开了一种耐高温的水基钻井液多功能乳液封堵剂及其制备方法，本发明专利技术中该乳液封堵剂由包含以下组分的原料聚合得到:纳米硬核单体、硅烷偶联剂、乳化剂、疏水单体、亲水单体、引发剂和水；纳米硬核单体为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米氧化铝中的一种，纳米硬核单体粒径为10

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温的水基钻井液多功能乳液封堵剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于油气井工程领域中的油田化学
，具体为一种耐高温的水基钻井液多功能乳液封堵剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，油气勘探开发不断向深部井段发展，深井及超深井不断增多，井底温度也越来越高(如新疆油田在克拉玛依莫索湾背斜上所钻的莫深1井，设计井深达7380m，井底温度超过200℃；胜利油田完成的胜科1井，完钻井深7026m，测试井底温度超过235℃；河南油田施工的泌深1井，完钻井深6005m，静止24h后实测井底温度236℃；在松辽盆地徐家围子所钻的徐深22井，完钻井深5320m，井底温度213℃；在松辽盆地所钻的长深5井，完钻井深5321m，井底温度超过200℃；在南海莺琼地区所钻的崖城21
‑1‑
3井，井深4688m，井底温度206℃，在四川盆地施工仁探1井，完钻井深8445m，实测井底温度达191℃，在四川盆地正在施工的福1井，设计井深7230m，预计井底温度196℃)，在高温及超高温条件下，钻遇泥页岩时，其水化膨胀的特性将加剧，极易引起井壁失稳问题，进而引发钻井事故。而要抑制泥页岩在高温超高温条件下的水化膨胀，常采用如下方法:
[0003]方法一:使用阳离子抑制剂，抑制其水化作用，常用的抗温的阳离子抑制剂主要为各种聚胺；方法二:对泥页岩的孔喉或微裂缝进行封堵，减少水进入泥页岩孔喉或微裂缝的机率；方法三:在泥页岩表面形成一层吸附膜，阻隔水与泥页岩的接触。
[0004]因此，在深井及超深井施工过程中，需采用耐高温或超高温(200℃以上)，具有封堵能力，成膜性强且具有强抑制能力的多功能水基钻井液封堵剂解决其钻遇泥页岩过程中的井壁失稳问题。
[0005]中国专利文件CN113355069A公开了一种抗高温改性纳米二氧化硅封堵剂及油基钻井液，属于油气田钻井
，所述一种抗高温改性纳米二氧化硅封堵剂以烯胺类化合物、二烯丙基类化合物、含烯键的长链烷基脂类化合物、含氨基的硅烷偶联剂、交联剂二乙烯基苯通过改性二氧化硅，用分步合成法合成。该方法制备的封堵剂，应用在油基钻井液中，最高抗温评价为160℃，且制备步骤中要使用甲苯及四氢呋喃等有机溶剂，合成方法存在环保性不足的缺点。
[0006]中国专利文件CN108503744A公开了一种具有核壳结构的丙烯酸酯类乳液及其制备方法和应用。该乳液由包含以下组分的原料聚合得到:聚合单体、纳米二氧化硅、表面活性剂、聚乙烯醇、引发剂和水；其中，所述聚合单体形成乳胶粒的壳层，由硬单体和亲水性单体组成，硬单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈中的两种以上；亲水性单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟乙酯中的至少一种；所述纳米二氧化硅形成乳胶粒的核层。该专利技术的乳液作为封堵剂加入到水基钻井液中能实现在高温高压条件下对岩心孔隙的有效封堵，但没有很好的一剂多能功效。
[0007]由此可见，为了提高在高温及超高温条件下水基钻井液钻遇泥页岩时的防塌性能，有必要开发一种耐高温的水基钻井液多功能封堵剂，兼具耐高温、封堵性好、抑制性强，
且具有成膜效果及较好的抗盐能力的多功能钻井液处理剂。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于：为了提供一种具有无机硬核，具有阴阳离子，与水基钻井液配伍性好，吸附性强，在进入地层后可实现成膜封堵，有效抑制水基钻井液在钻井过程中的井壁失稳问题的多功能水基钻井液乳液封堵，本专利技术提供一种耐高温的水基钻井液多功能乳液封堵剂及其制备方法。
[0009]本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种耐高温的水基钻井液多功能乳液封堵剂及其制备方法，该乳液封堵剂由包含以下组分的原料聚合得到:纳米硬核单体、硅烷偶联剂、乳化剂、疏水单体、亲水单体、引发剂和水；其中，所述的纳米硬核单体、疏水单体、亲水单体三者质量比为1:(20
‑
50):(10
‑
20)，三者总质量占水溶液的10
‑
60％，反应温度为55
‑
85℃，所述纳米硬核单体为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米氧化铝中的一种，纳米硬核单体粒径为10
‑
30nm；所述疏水单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或两种以上混合物；所述的亲水单体由阴离子亲水单体及阳离子亲水单体组成，二者比例为1:2
‑
1:6，阴离子单体为2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠中的一种，浓度为20
‑
40％，阳离子单体为二乙基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种，浓度为20
‑
40％。
[0011]在一优选的专利技术方式中，所述硅烷偶联剂为KH570、KH
‑
550、KH
‑
A172、KH
‑
A151中的一种，其中无机纳米颗粒与硅烷偶联剂加量的质量比为30:1
‑
5:1。
[0012]在一优选的专利技术方式中，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP
‑
10、SP
‑
80、吐温80中的一种或两种以上混合物，乳化剂加量占疏水单体加量的1
‑
5％。
[0013]在一优选的专利技术方式中，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵中的一种，水溶液质量浓度为0.5
‑
3％，引发剂加量为纳米硬核单体、疏水单体、亲水单体三者总质量的0.12
‑
0.50％。
[0014]在一优选的专利技术方式中，所述多功能乳液封堵剂的粒径范围为30
‑
400nm，耐温240℃。
[0015]在一优选的专利技术方式中，步骤如下:
[0016]S1.无机纳米颗粒表面改性:将纳米硬核单体即无机纳米颗粒(10
‑
30nm)分散于去离子水中，超声分散30min形成均匀的分散液，随后加入硅烷偶联剂，回流反应24h，形成均匀的活性纳米颗粒分散液。
[0017]S2.预乳液制备:向活性纳微米颗粒分散液中加入乳化剂，机械搅拌至乳化剂完全溶解，保持恒定且合适的搅拌速率，逐滴加入疏水单体及亲水单体，滴加完毕后用NaOH调整pH值为7
‑
8，搅拌乳化1h，形成预乳液。
[0018]S3.乳化聚合反应:保持合适的搅拌速率(搅拌速率设置范围在100
‑
400r/min)，随后将温度升至反应温度，逐步加入适量引发剂，聚合反应6
‑
8h后结束反应，反应结束后冷却至室温，得到白色的乳状液产品。
[0019]在一优选的专利技术方式中，所述乳液类封堵剂可作为水基钻井液多功能封堵剂使用。
[0020]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0021]1.本专利技术中，该封堵剂具有多功能，可表现出较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温的水基钻井液多功能乳液封堵剂及其制备方法，其特征在于：该乳液封堵剂由包含以下组分的原料聚合得到:纳米硬核单体、硅烷偶联剂、乳化剂、疏水单体、亲水单体、引发剂和水；其中，所述的纳米硬核单体、疏水单体、亲水单体三者质量比为1:(20
‑
50):(10
‑
20)，三者总质量占水溶液的10
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60％，反应温度为55
‑
85℃，所述纳米硬核单体为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米氧化铝中的一种，纳米硬核单体粒径为10
‑
30nm；所述的疏水单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或两种以上混合物；所述亲水单体由阴离子亲水单体及阳离子亲水单体组成，二者比例为1:2
‑
1:6，阴离子单体为2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠中的一种，浓度为20
‑
40％，阳离子单体为二乙基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种，浓度为20
‑
40％。2.如权利要求1所述的一种耐高温的水基钻井液多功能乳液封堵剂及其制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH570、KH
‑
550、KH
‑
A172、KH
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A151中的一种，其中无机纳米颗粒与硅烷偶联剂加量的质量比为30:1
‑
5:1。3.根据权利要求1所述的多功能乳液封堵剂，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王方博，周成华，张鸿鹄，睢圣，李林，王权阳，蔡静，陈虹霓，张雪，李洁丞，
申请(专利权)人：中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，
类型：发明
国别省市：