CN106479456B - 一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂及其制备方法 - Google Patents

一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵的制备方法，按照组分配比将各原料进行备料；在1号反应釜中依次加入配方量溶剂4/5、乳化剂，升温至50~70℃，搅拌20~30min；再依次加入苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯、引发剂、分子量调节剂，升高温度至70~80℃，反应开始计时，1h后停止加热，降温；在2号反应釜中依次加入配方量溶剂1/5、稳定剂、除氧剂、消泡剂、改性纳米碳酸钙，室温搅拌30~40min；将步骤d得到的混合物缓慢加入1号反应釜中，于40~50℃下反应2~3h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂。配有微米级可变形可胶结成膜粒子，提高钻井液封堵防塌能力，改善泥饼质量，降低滤失量，配伍性良好，抗温130℃。

Description

一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂及其制备 方法
技术领域
本发明涉及油气井开采领域，尤其与一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂及其制备方法。
背景技术
井壁失稳问题是世界各国现场工程师经常遇到的问题之一，这个问题在页岩井段表现得尤其突出，世界上90％的井壁稳定问题出现在页岩层。井壁失稳的问题使钻井施工周期大大延长，而且还会对勘探开发工作造成非常巨大的损失。过去解泥页岩井段的封堵问题，多釆用泥饼封堵技术防止井壁坍塌，然而对于致密的硬脆性页岩地层，伊利石含量高，蒙脱石含量少，实际上压力传递和裂纹扩展导致强度降低才是破坏的主要原因，靠增加矿化度来提高抑制水化来防止坊塌，实际效果并不大，原因是多场耦合条件下水进通道扩大，因此还必须靠有效隔断封堵技术防塌。
发明内容
本发明提供一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂及其制备方法，解决上述现有技术不足，配有微米级可变形可胶结成膜粒子，提高钻井液封堵防塌能力，改善泥饼质量，降低滤失量，配伍性良好，抗温150℃。
为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：
一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，由以下组分原料按照质量和100％构成：
苯乙烯18～20％
马来酸酐14.2～16％
丙烯酸酯5～7.5％
引发剂0.2～0.5％
分子量调节剂0.5％～1％
表面活性剂3～6％
稳定剂5～8％
改性纳米碳酸钙1％
除氧剂0.5～2％
消泡剂0.5～2％
余量为溶剂水。
所述原料均为工业级。
所述乳化剂为松香酸钾皂。
所述分子量调节剂为叔十二碳硫醇。
所述引发剂为过氧化氢苯甲酰。
所述稳定剂为海藻酸钠。
所述除氧剂为连二亚硫酸钠。
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
所述溶剂为去离子水或蒸馏水。
一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a：按照组分配比将各原料进行备料；
步骤b：在1号反应釜中依次加入配方量溶剂4/5、乳化剂，升温至50～70℃，搅拌20～30min；
步骤c：再依次加入苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯、引发剂、分子量调节剂，升高温度至70～80℃，反应开始计时，1h后停止加热，降温；
步骤d：在2号反应釜中依次加入配方量溶剂1/5、稳定剂、除氧剂、消泡剂、改性纳米碳酸钙，室温搅拌30～40min；
步骤e：将步骤d得到的混合物缓慢加入1号反应釜中，于40～50℃下反应2～3h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂。
本发明的有益效果：
配有微纳米级可变形可胶结成膜粒子，既能有效改善钻井液体系中颗粒级配，又可以在地层岩石表面形成胶膜，有效地阻止自由水渗透进入岩石层间距，防止泥页岩水化。同时，柔性的胶膜还能镶嵌在微裂缝的缝隙之间，阻止岩石应力的传播，防止井壁坍塌。此外，在与钻井液中粘土颗、重晶石颗粒、其他高分子聚合物相互作用，经过滤失成胶，在泥饼内部形成三维立体的聚合物网络结构，可有效起到拉筋架桥的作用，使得泥饼韧性、强度等都得到明显提升。该产品与其他处理剂配伍性良好，抗温可达150℃，尤其是在淡水基聚合物钻井液中，由于具有良好的成膜作用，可以抑制粘土颗粒水化分散，因此还具有一定的抑制和降粘作用。该处理剂与其他处理剂配合良好，可用于生产井和探井的各类水基钻井液体系，尤其针对硬脆性页岩，破碎性、微裂缝发育地层，具有显著的柔性封堵作用，成膜抑制作用，有效保护井壁。
说明书附图
图1为本发明实施例1的粒径分布图。
具体实施方式
实施例1：按照质量和100％备料，采用工业级原料：苯乙烯18％、马来酸酐14.2％、丙烯酸酯7.5％、过氧化氢苯甲酰0.5％、叔十二碳硫醇1％、松香酸钾皂6％、海藻酸钠8％、改性纳米碳酸钙1％、连二亚硫酸钠2％、聚二甲基硅氧烷2％、余量为离子水。在1号反应釜中依次加入配方量离子水4/5、松香酸钾皂，升温至50～70℃，搅拌20min；再依次加入苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯、过氧化氢苯甲酰、叔十二碳硫醇，升高温度至70℃，反应开始计时，1h后停止加热，降温；在2号反应釜中依次加入配方量离子水1/5、海藻酸钠、连二亚硫酸钠、聚二甲基硅氧烷、改性纳米碳酸钙，室温搅拌30min；将2号反应釜得到的混合物缓慢加入1号反应釜中，于40℃下反应2h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂FDM-1。
实施例2：按照质量和100％备料，采用工业级原料：苯乙烯20％、马来酸酐16％、丙烯酸酯5％、过氧化氢苯甲酰0.2％、叔十二碳硫醇0.5％、松香酸钾皂3％、海藻酸钠5％、改性纳米碳酸钙1％、连二亚硫酸钠0.5％、聚二甲基硅氧烷0.5％、余量为离子水。在1号反应釜中依次加入配方量离子水4/5、松香酸钾皂，升温至70℃，搅拌30min；再依次加入苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯、过氧化氢苯甲酰、叔十二碳硫醇，升高温度至80℃，反应开始计时，1h后停止加热，降温；在2号反应釜中依次加入配方量离子水1/5、海藻酸钠、连二亚硫酸钠、聚二甲基硅氧烷、改性纳米碳酸钙，室温搅拌40min；将2号反应釜得到的混合物缓慢加入1号反应釜中，于50℃下反应3h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂FDM-1。
实施例3：按照质量和100％备料，采用工业级原料：苯乙烯19％、马来酸酐15％、丙烯酸酯6％、过氧化氢苯甲酰0.4％、叔十二碳硫醇0.8％、松香酸钾皂5％、海藻酸钠6％、改性纳米碳酸钙1％、连二亚硫酸钠1％、聚二甲基硅氧烷01％、余量为离子水。在1号反应釜中依次加入配方量离子水4/5、松香酸钾皂，升温至60℃，搅拌25min；再依次加入苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯、过氧化氢苯甲酰、叔十二碳硫醇，升高温度至75℃，反应开始计时，1h后停止加热，降温；在2号反应釜中依次加入配方量离子水1/5、海藻酸钠、连二亚硫酸钠、聚二甲基硅氧烷、改性纳米碳酸钙，室温搅拌35min；将2号反应釜得到的混合物缓慢加入1号反应釜中，于45℃下反应2h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂FDM-1。
实施例4：按照质量和100％备料，采用工业级原料：苯乙烯19.5％、马来酸酐14.5％、丙烯酸酯7％、过氧化氢苯甲酰0.3％、叔十二碳硫醇0.6％、松香酸钾皂4％、海藻酸钠7％、改性纳米碳酸钙1％、连二亚硫酸钠0.9％、聚二甲基硅氧烷1.5％、余量为离子水。在1号反应釜中依次加入配方量离子水4/5、松香酸钾皂，升温至70℃，搅拌20min；再依次加入苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯、过氧化氢苯甲酰、叔十二碳硫醇，升高温度至80℃，反应开始计时，1h后停止加热，降温；在2号反应釜中依次加入配方量离子水1/5、海藻酸钠、连二亚硫酸钠、聚二甲基硅氧烷、改性纳米碳酸钙，室温搅拌40min；将2号反应釜得到的混合物缓慢加入1号反应釜中，于50℃下反应3h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂FDM-1。
测试实施例1～4的FDM-1粒径分布情况，结果如下表所示：
如图1还示出了实施例1在光子相关法纳米激光粒度仪上测试的粒径分布情况。从上表数据和图1可以看出，FDM-1的粒径均在产品级微米级别，配有微纳米级可变形可胶结成膜粒子。
清水中加入4％的实施例1～4的FDM-1，测定常温下的API滤失量和150℃，16h老化后的滤失量，结果如下表所示
FDM1进行130℃、16h老化后的滤失量有升高，但是均不影响成膜情况，均可形成致密胶膜。
在淡水聚胺钻井液体系中加入2％的FDM-1后体系性能对比如下表所示：
从数据看，加入2％的FDM-1有助于降低钻井液粘度，降低钻井液滤失量，有助于提高钻井液沉降稳定性。
本发明配有微纳米级可变形可胶结成膜粒子，既能有效改善钻井液体系中颗粒级配，又可以在地层岩石表面形成胶膜，有效地阻止自由水渗透进入岩石层间距，防止泥页岩水化。同时，柔性的胶膜还能镶嵌在微裂缝的缝隙之间，阻止岩石应力的传播，防止井壁坍塌。此外，在与钻井液中粘土颗、重晶石颗粒、其他高分子聚合物相互作用，经过滤失成胶，在泥饼内部形成三维立体的聚合物网络结构，可有效起到拉筋架桥的作用，使得泥饼韧性、强度等都得到明显提升。该产品与其他处理剂配伍性良好，抗温可达150℃，尤其是在淡水基聚合物钻井液中，由于具有良好的成膜作用，可以抑制粘土颗粒水化分散，因此还具有一定的抑制和降粘作用。该处理剂与其他处理剂配合良好，可用于生产井和探井的各类水基钻井液体系，尤其针对硬脆性页岩，破碎性、微裂缝发育地层，具有显著的柔性封堵作用，成膜抑制作用，有效保护井壁。

Claims (10)

1.一种钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，由以下组分原料按照质量和100%构成：
苯乙烯18~20%
马来酸酐14.2~16%
丙烯酸酯5~7.5%
引发剂0.2~0.5%
分子量调节剂0.5%~1%
乳化剂3~6%
稳定剂5~8%
改性纳米碳酸钙1%
除氧剂0.5~2%
消泡剂0.5~2%
余量为溶剂水。
2.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，所述原料均为工业级。
3.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，所述乳化剂为松香酸钾皂。
4.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，所述分子量调节剂为叔十二碳硫醇。
5.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，所述引发剂为过氧化氢苯甲酰。
6.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，所述稳定剂为海藻酸钠。
7.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，所述除氧剂为连二亚硫酸钠。
8.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
9.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂，其特征在于，所述溶剂为去离子水或蒸馏水。
10.根据权利要求1所述的钻井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a：按照组分配比将各原料进行备料；
步骤b：在1号反应釜中依次加入配方量溶剂4/5、乳化剂，升温至50~70℃，搅拌20~30min；
步骤c：再依次加入苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯、引发剂、分子量调节剂，升高温度至70~80℃，反应开始计时，1h后停止加热，降温；
步骤d：在2号反应釜中依次加入配方量溶剂1/5、稳定剂、除氧剂、消泡剂、改性纳米碳酸钙，室温搅拌30~40min；
步骤e：将步骤d得到的混合物缓慢加入1号反应釜中，于40~50℃下反应2~3h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵剂。
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