CN106854460A - 一种耐高温超细颗粒乳胶制备封堵剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温超细颗粒乳胶制备封堵剂的方法，属于封堵剂领域。本发明先从罗汉果中提取得多糖，再利用罗汉果多糖、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸进行搅拌反应，得反应液，备用，将蒙脱石和铁粉球磨得到的混合粉末用有机改性剂进行改性，得超细有机改性混合物，将其和备用的反应液加入高速剪切机中，进行剪切，形成包裹结构，最终得封堵剂，本发明利用罗汉果多糖制备得到反应物作为胶骨架，与有机改性的蒙脱石和铁粉颗粒复合，直接形成紧密的相互作用，形成致密物质，具有一定的抗压强度和耐高温能力，与钻井液有良好的配伍作用，能有效封堵地层的微裂缝。

Description

一种耐高温超细颗粒乳胶制备封堵剂的方法

技术领域

本发明公开了一种耐高温超细颗粒乳胶制备封堵剂的方法，属于封堵剂领域。

背景技术

在钻井过程中，钻井液中的固相颗粒和其他添加剂会向裂缝性地层尤其是裂缝性泥页岩地层中漏失，对油气储层造成伤害，引发井壁失稳等问题。为了防止固相颗粒向地层中运移，其中最直接有效的方法是在钻井液中加入封堵剂，对井壁岩石上的孔隙裂缝进行封堵，从而降低或消除钻井液向地层中的漏失。

目前常用的封堵剂，颗粒较大，且粒径无法达到微米级以下，对于微小孔隙、微裂缝地层，特别是泥页岩地层，难以实现有效封堵。根据“理想充填理论”的D90经验规则，即封堵剂颗粒在其粒径累积分布曲线上的D90值与地层岩石最大孔喉直径或最大裂缝宽度相等时，封堵效果最好。通常，微裂缝是指裂缝缝宽在100微米或150微米以下，最常见的为10～50微米，而泥页岩地层孔径尺寸大多在纳米尺度，因此，要对微孔隙地层，泥页岩地层进行有效封堵，钻井液中必须添加纳米尺寸的封堵剂，提高封堵剂与地层孔径尺寸的配伍性，才能实现有效封堵。

现有的钻井液防塌封堵剂主要有沥青类、石蜡类和多元醇类，这些钻井液防塌封堵剂在一定条件下都具有良好的封堵效果。但是，沥青类封堵剂具有较高的荧光级别，其在探井中使用会受到限制，所以沥青类封堵剂仅限于在低环保要求地区的生产井中使用；而石蜡类、多元醇类封堵剂则易起泡、易引起钻井液黏度大幅度升高，其也不能满足防塌钻井液的需要。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对的传统封堵剂耐温耐盐性能不足，高温高矿化度的复杂地层条件容易聚集沉降导致钻井液的性能及稳定性下降，封堵效果不理想的缺点，提供了一种耐高温超细颗粒乳胶制备封堵剂的方法，本发明先从罗汉果中提取得多糖，再利用罗汉果多糖、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸进行搅拌反应，得反应液，备用，将蒙脱石和铁粉球磨得到的混合粉末用有机改性剂进行改性，得超细有机改性混合粉末，将其和备用的反应液加入高速剪切机中，进行剪切，形成包裹结构，最终得封堵剂，本发明利用罗汉果多糖制备得到反应物作为胶骨架，与有机改性的蒙脱石和铁粉颗粒复合，直接形成紧密的相互作用，形成致密物质，具有一定的抗压强度和耐高温能力，与钻井液有良好的配伍作用，能有效封堵地层的微裂缝。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）称取200～300g罗汉果，晒干后粉碎，过80～100目筛得罗汉果粉末，将罗汉果粉末按质量比1:10与70～80℃热水混合，搅拌3～5h后离心分离得上清液，并将上清液减压浓缩至原体积20～30%，得浓缩液后加入到浓缩液质量5～7倍无水乙醇中，搅拌混合1～2h后倒入索氏抽提中抽滤，得滤渣，将滤渣按质量比1:5加入混合溶剂，搅拌30～40min后过滤得滤液，将滤液按质量比1:5与无水乙醇混合，搅拌20～30min后离心分离得沉淀物，并冷冻干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按体积比5：1混合而得；

（2）称取10～15g上述干燥物加入到反应釜中，并依次加入30～40g甲基丙烯酸甲酯、20～30g丙烯酸、3～5g脂肪醇氧乙烯醚硫酸钠、1～3g十二烷基硫醇和40～50g去离子水，放入水浴锅中，升温至60～70℃后加入5～10mL质量分数5%过硫酸铵溶液，搅拌反应3～5h，反应结束后冷却至室温，得反应液，备用；

（3）称取100～120g蒙脱石和10～20g铁粉，依次放入球磨机中球磨，过300～320目筛得混合粉末，将混合粉末按质量比1:8与去离子水混合，搅拌30～50min后依次加入20～30g十二烷基三甲基溴化铵、12～16g十四烷基三甲基溴化铵和14～20g十八烷基二甲基苄基氯化铵，加入后放入水浴锅中，升温至80～85℃，搅拌混合3～5h，反应结束后冷却至室温，抽滤，得滤液，用去离子水洗涤2～4次后放入烘箱中，在110～120℃条件下活化1～2h，即可得到有机改性混合物，加入球磨机中球磨至粒径为0.5～0.7μm，收集得超细有机改性混合粉末；

（4）按质量比1:2将上述超细有机改性混合粉末与步骤（2）备用的反应液混合，并用高速剪切机在3000～4000r/min转速下剪切20～30min，剪切后用质量分数10%氨水调节pH值为7.0～7.5，调节后加入3～5mL质量分数5%过硫酸铵溶液，加热至70～80℃条件下搅拌3～5h，搅拌后冷却至室温，出料，即可得到封堵剂。

本发明的应用方法：按重量份数计，分别选取100～120份清水、3～5份膨润土、3～5份磺化酚醛树脂、1～3份聚丙烯酸钾、1～5份氢氧化钠，4～6份氯化钠，0.1～0.3份黄原胶、2～4份本发明制备得到的封堵剂、0.2～0.4份生石灰、15～25份重晶石，在8000～10000r/min转速下搅拌混合10～20min得钻井液，适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层，添加本发明制备得到的封堵剂，可以使钻井液滤失量降低40～50%，页岩膨胀率降低30～40%，极压润滑系数降低40～50，封堵率高于96%，耐温达250 ℃以上。

本发明的有益效果是：

（1）本发明利用罗汉果多糖制备得到反应物作为胶骨架，与有机改性的蒙脱石和铁粉颗粒复合，直接形成紧密的相互作用，形成致密物质，封堵效果好，具有一定的抗压强度和耐高温能力；

（2）本发明制备得到的封堵剂与钻井液有良好的配伍作用，不影响钻井液的流变性能的同时可以显著提高钻井液的封堵能力，降低钻井液的滤失量。

具体实施方式

称取200～300g罗汉果，晒干后粉碎，过80～100目筛得罗汉果粉末，将罗汉果粉末按质量比1:10与70～80℃热水混合，搅拌3～5h后离心分离得上清液，并将上清液减压浓缩至原体积20～30%，得浓缩液后加入到浓缩液质量5～7倍无水乙醇中，搅拌混合1～2h后倒入索氏抽提中抽滤，得滤渣，将滤渣按质量比1:5加入混合溶剂，搅拌30～40min后过滤得滤液，将滤液按质量比1:5与无水乙醇混合，搅拌20～30min后离心分离得沉淀物，并冷冻干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按体积比5：1混合而得；称取10～15g上述干燥物加入到反应釜中，并依次加入30～40g甲基丙烯酸甲酯、20～30g丙烯酸、3～5g脂肪醇氧乙烯醚硫酸钠、1～3g十二烷基硫醇和40～50g去离子水，放入水浴锅中，升温至60～70℃后加入5～10mL质量分数5%过硫酸铵溶液，搅拌反应3～5h，反应结束后冷却至室温，得反应液，备用；称取100～120g蒙脱石和10～20g铁粉，依次放入球磨机中球磨，过300～320目筛得混合粉末，将混合粉末按质量比1:8与去离子水混合，搅拌30～50min后依次加入20～30g十二烷基三甲基溴化铵、12～16g十四烷基三甲基溴化铵和14～20g十八烷基二甲基苄基氯化铵，加入后放入水浴锅中，升温至80～85℃，搅拌混合3～5h，反应结束后冷却至室温，抽滤，得滤液，用去离子水洗涤2～4次后放入烘箱中，在110～120℃条件下活化1～2h，即可得到有机改性混合物，加入球磨机中球磨至粒径为0.5～0.7μm，收集得超细有机改性混合粉末；按质量比1:2将上述超细有机改性混合粉末与备用的反应液混合，并用高速剪切机在3000～4000r/min转速下剪切20～30min，剪切后用质量分数10%氨水调节pH值为7.0～7.5，调节后加入3～5mL质量分数5%过硫酸铵溶液，加热至70～80℃条件下搅拌3～5h，搅拌后冷却至室温，出料，即可得到封堵剂。

实例1

称取200g罗汉果，晒干后粉碎，过80目筛得罗汉果粉末，将罗汉果粉末按质量比1:10与70℃热水混合，搅拌3h后离心分离得上清液，并将上清液减压浓缩至原体积20%，得浓缩液后加入到浓缩液质量5倍无水乙醇中，搅拌混合1h后倒入索氏抽提中抽滤，得滤渣，将滤渣按质量比1:5加入混合溶剂，搅拌30min后过滤得滤液，将滤液按质量比1:5与无水乙醇混合，搅拌20min后离心分离得沉淀物，并冷冻干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按体积比5：1混合而得；称取10g上述干燥物加入到反应釜中，并依次加入30g甲基丙烯酸甲酯、20g丙烯酸、3g脂肪醇氧乙烯醚硫酸钠、1g十二烷基硫醇和40g去离子水，放入水浴锅中，升温至60℃后加入5mL质量分数5%过硫酸铵溶液，搅拌反应3h，反应结束后冷却至室温，得反应液，备用；称取100g蒙脱石和10g铁粉，依次放入球磨机中球磨，过300目筛得混合粉末，将混合粉末按质量比1:8与去离子水混合，搅拌30min后依次加入20g十二烷基三甲基溴化铵、12g十四烷基三甲基溴化铵和14g十八烷基二甲基苄基氯化铵，加入后放入水浴锅中，升温至80℃，搅拌混合3h，反应结束后冷却至室温，抽滤，得滤液，用去离子水洗涤2次后放入烘箱中，在110℃条件下活化1h，即可得到有机改性混合物，加入球磨机中球磨至粒径为0.5μm，收集得超细有机改性混合粉末；按质量比1:2将上述超细有机改性混合粉末与备用的反应液混合，并用高速剪切机在3000r/min转速下剪切20min，剪切后用质量分数10%氨水调节pH值为7.0，调节后加入3mL质量分数5%过硫酸铵溶液，加热至70℃条件下搅拌3h，搅拌后冷却至室温，出料，即可得到封堵剂。

按重量份数计，分别选取100份清水、3份膨润土、3份磺化酚醛树脂、1份聚丙烯酸钾、1份氢氧化钠，4份氯化钠，0.1份黄原胶、2份本发明制备得到的封堵剂、0.2份生石灰、15份重晶石，在8000r/min转速下搅拌混合10min得钻井液，适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层，添加本发明制备得到的封堵剂，可以使钻井液滤失量降低40%，页岩膨胀率降低30%，极压润滑系数降低40，封堵率97%，耐温达255℃。

实例2

称取250g罗汉果，晒干后粉碎，过90目筛得罗汉果粉末，将罗汉果粉末按质量比1:10与75℃热水混合，搅拌4h后离心分离得上清液，并将上清液减压浓缩至原体积25%，得浓缩液后加入到浓缩液质量6倍无水乙醇中，搅拌混合1.5h后倒入索氏抽提中抽滤，得滤渣，将滤渣按质量比1:5加入混合溶剂，搅拌35min后过滤得滤液，将滤液按质量比1:5与无水乙醇混合，搅拌25min后离心分离得沉淀物，并冷冻干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按体积比5：1混合而得；称取13g上述干燥物加入到反应釜中，并依次加入35g甲基丙烯酸甲酯、25g丙烯酸、4g脂肪醇氧乙烯醚硫酸钠、2g十二烷基硫醇和45g去离子水，放入水浴锅中，升温至65℃后加入8mL质量分数5%过硫酸铵溶液，搅拌反应4h，反应结束后冷却至室温，得反应液，备用；称取110g蒙脱石和15g铁粉，依次放入球磨机中球磨，过310目筛得混合粉末，将混合粉末按质量比1:8与去离子水混合，搅拌40min后依次加入25g十二烷基三甲基溴化铵、14g十四烷基三甲基溴化铵和16g十八烷基二甲基苄基氯化铵，加入后放入水浴锅中，升温至83℃，搅拌混合4h，反应结束后冷却至室温，抽滤，得滤液，用去离子水洗涤3次后放入烘箱中，在115℃条件下活化1.5h，即可得到有机改性混合物，加入球磨机中球磨至粒径为0.6μm，收集得超细有机改性混合粉末；按质量比1:2将上述超细有机改性混合粉末与备用的反应液混合，并用高速剪切机在3500r/min转速下剪切25min，剪切后用质量分数10%氨水调节pH值为7.3，调节后加入4mL质量分数5%过硫酸铵溶液，加热至75℃条件下搅拌4h，搅拌后冷却至室温，出料，即可得到封堵剂。

按重量份数计，分别选取110份清水、4份膨润土、4份磺化酚醛树脂、2份聚丙烯酸钾、3份氢氧化钠，5份氯化钠，0.2份黄原胶、3份本发明制备得到的封堵剂、0.3份生石灰、20份重晶石，在9000r/min转速下搅拌混合15min得钻井液，适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层，添加本发明制备得到的封堵剂，可以使钻井液滤失量降低45%，页岩膨胀率降低35%，极压润滑系数降低45，封堵率98%，耐温达260℃。

实例3

称取300g罗汉果，晒干后粉碎，过100目筛得罗汉果粉末，将罗汉果粉末按质量比1:10与80℃热水混合，搅拌5h后离心分离得上清液，并将上清液减压浓缩至原体积30%，得浓缩液后加入到浓缩液质量7倍无水乙醇中，搅拌混合2h后倒入索氏抽提中抽滤，得滤渣，将滤渣按质量比1:5加入混合溶剂，搅拌40min后过滤得滤液，将滤液按质量比1:5与无水乙醇混合，搅拌30min后离心分离得沉淀物，并冷冻干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按体积比5：1混合而得；称取15g上述干燥物加入到反应釜中，并依次加入40g甲基丙烯酸甲酯、30g丙烯酸、5g脂肪醇氧乙烯醚硫酸钠、3g十二烷基硫醇和50g去离子水，放入水浴锅中，升温至70℃后加入10mL质量分数5%过硫酸铵溶液，搅拌反应5h，反应结束后冷却至室温，得反应液，备用；称取120g蒙脱石和20g铁粉，依次放入球磨机中球磨，过320目筛得混合粉末，将混合粉末按质量比1:8与去离子水混合，搅拌50min后依次加入30g十二烷基三甲基溴化铵、16g十四烷基三甲基溴化铵和20g十八烷基二甲基苄基氯化铵，加入后放入水浴锅中，升温至85℃，搅拌混合5h，反应结束后冷却至室温，抽滤，得滤液，用去离子水洗涤4次后放入烘箱中，在120℃条件下活化2h，即可得到有机改性混合物，加入球磨机中球磨至粒径为0.7μm，收集得超细有机改性混合粉末；按质量比1:2将上述超细有机改性混合粉末与备用的反应液混合，并用高速剪切机在4000r/min转速下剪切30min，剪切后用质量分数10%氨水调节pH值为7.5，调节后加入5mL质量分数5%过硫酸铵溶液，加热至80℃条件下搅拌5h，搅拌后冷却至室温，出料，即可得到封堵剂。

按重量份数计，分别选取120份清水、5份膨润土、5份磺化酚醛树脂、3份聚丙烯酸钾、5份氢氧化钠，6份氯化钠，0.3份黄原胶、4份本发明制备得到的封堵剂、0.4份生石灰、25份重晶石，在10000r/min转速下搅拌混合20min得钻井液，适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层，添加本发明制备得到的封堵剂，可以使钻井液滤失量降低50%，页岩膨胀率降低40%，极压润滑系数降低50，封堵率98%，耐温达260℃。

Claims (1)

1.一种耐高温超细颗粒乳胶制备封堵剂的方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取200～300g罗汉果，晒干后粉碎，过80～100目筛得罗汉果粉末，将罗汉果粉末按质量比1:10与70～80℃热水混合，搅拌3～5h后离心分离得上清液，并将上清液减压浓缩至原体积20～30%，得浓缩液后加入到浓缩液质量5～7倍无水乙醇中，搅拌混合1～2h后倒入索氏抽提中抽滤，得滤渣，将滤渣按质量比1:5加入混合溶剂，搅拌30～40min后过滤得滤液，将滤液按质量比1:5与无水乙醇混合，搅拌20～30min后离心分离得沉淀物，并冷冻干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按体积比5：1混合而得；

（2）称取10～15g上述干燥物加入到反应釜中，并依次加入30～40g甲基丙烯酸甲酯、20～30g丙烯酸、3～5g脂肪醇氧乙烯醚硫酸钠、1～3g十二烷基硫醇和40～50g去离子水，放入水浴锅中，升温至60～70℃后加入5～10mL质量分数5%过硫酸铵溶液，搅拌反应3～5h，反应结束后冷却至室温，得反应液，备用；

（3）称取100～120g蒙脱石和10～20g铁粉，依次放入球磨机中球磨，过300～320目筛得混合粉末，将混合粉末按质量比1:8与去离子水混合，搅拌30～50min后依次加入20～30g十二烷基三甲基溴化铵、12～16g十四烷基三甲基溴化铵和14～20g十八烷基二甲基苄基氯化铵，加入后放入水浴锅中，升温至80～85℃，搅拌混合3～5h，反应结束后冷却至室温，抽滤，得滤液，用去离子水洗涤2～4次后放入烘箱中，在110～120℃条件下活化1～2h，即可得到有机改性混合物，加入球磨机中球磨至粒径为0.5～0.7μm，收集得超细有机改性混合粉末；

（4）按质量比1:2将上述超细有机改性混合粉末与步骤（2）备用的反应液混合，并用高速剪切机在3000～4000r/min转速下剪切20～30min，剪切后用质量分数10%氨水调节pH值为7.0～7.5，调节后加入3～5mL质量分数5%过硫酸铵溶液，加热至70～80℃条件下搅拌3～5h，搅拌后冷却至室温，出料，即可得到封堵剂。