CN107987807A - 壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒及其制备方法，其中，架桥颗粒采用在碳酸钙颗粒表面包覆一层亲油高聚物形成的壳核结构颗粒；其中，亲油高聚物为丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸十八酯的高分子共聚物；该壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒通过在原有堵漏架桥颗粒的表面附上一层亲油高聚物膜，降低了原堵漏架桥颗粒的应脆性，提高了原有堵漏架桥颗粒在钻井液堵漏浆中的承压能力达到5MPa以上，同时降低了原堵漏架桥颗粒的密度，增加其在油基钻井液中的悬浮性能，并通过增强原堵漏架桥颗粒的亲油性，从而达到提升堵漏架桥颗粒在油基钻井液中的悬浮分散性、提高整体油基钻井液堵漏配方承压能力的目的；此外，该架桥颗粒的制备方法简单易行，具有很好的市场推广价值。

Description

壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井钻井液堵漏材料技术领域，特别涉及一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒及其制备方法。
背景技术
深井、页岩气井、煤层气井常用油基钻井液钻井，在钻进过程中经常发生大量的油基钻井液漏失，造成了不小的损失。
现有的油基钻井液堵漏材料多由多种堵漏单剂复配而成，包括架桥材料、填充材料、纤维材料等等，其中架桥材料对于油基钻井液堵漏材料的封堵性能起到了决定性的作用，架桥材料的悬浮分散性、承压能力都是影响整体封堵性能的关键因素。现在用在油基钻井液堵漏材料中的架桥材料通常为碳酸钙颗粒，该材料来源广泛，并且能形成多种不同粒径，适用于封堵不同形状的漏失通道。但是碳酸钙颗粒在油基泥浆中的分散性能及承压能力都有些欠缺，使得封堵性能受到限制。因此研制出新型的适用于油基泥浆的架桥材料非常有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于油基堵漏浆且能够提升其在油基堵漏浆中的分散性能及承压能力的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒。
本发明的另一目的是提供一种制备上述壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒的制备方法。
为此，本发明技术方案如下：
一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒，堵漏架桥颗粒为在碳酸钙颗粒表面包覆一层亲油高聚物形成的壳核结构颗粒；其中，亲油高聚物为分子量为200万～300万的丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸十八酯的高分子共聚物；碳酸钙颗粒的粒度一般为3mm～10mm。
优选，所述亲油高聚物包括以重量份计的30～40份丙烯酸丁酯、30～40份苯乙烯、30～40份甲基丙烯酸十八酯、0.2～0.3份交联剂和0.1～0.2份引发剂。
优选，所述交联剂为聚合度为2～4的低聚硅氧烷。
优选，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒的制备方法，包括如下步骤：
S1、准确称量30～40重量份丙烯酸丁酯、30～40重量份苯乙烯、20～25重量份甲基丙烯酸十八酯、0.2～0.3重量份交联剂和0.1～0.2重量份引发剂并依次加入至反应釜中，氮气保护状态下，升温至50～55℃，搅拌状态下恒温反应24h，制得亲油高聚物；
S2、将亲油高聚物倒入托盘中，然后将碳酸钙颗粒平铺置于托盘中并轻微晃动托盘，使亲油高聚物均匀且完全包覆在碳酸钙颗粒的表面，得到中间产品；
S3、将步骤S2制备得到的中间产品放入另一个托盘中，置于100～110℃的烘箱中烘烤2h后取出自然放凉至室温，即得该壳核式堵漏架桥颗粒。
该壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒通过在原有堵漏架桥颗粒的表面附上一层亲油高聚物膜，降低了原堵漏架桥颗粒的应脆性，提高了原有堵漏架桥颗粒在钻井液堵漏浆中的承压能力达到5MPa以上，同时降低了原堵漏架桥颗粒的密度，增加其在油基钻井液中的悬浮性能，并通过增强原堵漏架桥颗粒的亲油性，从而达到提升堵漏架桥颗粒在油基钻井液中的悬浮分散性、提高整体油基钻井液堵漏配方承压能力的目的；此外，该壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒的制备方法简单易行，具有很好的市场推广价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
实施例1
一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒，采用下述方法制备而成：首先将30重量份丙烯酸丁酯、30重量份苯乙烯、25重量份甲基丙烯酸十八酯、0.3重量份聚合度为2～4的低聚硅氧烷和0.1重量份偶氮二异丁腈并依次加入至反应釜中，氮气保护状态下，升温至50℃，搅拌状态下恒温反应24h，制得亲油高聚物；然后将制备获得的亲油高聚物倒入托盘中，将碳酸钙颗粒置于托盘中并轻微晃动托盘，使亲油高聚物均匀且完全包覆在碳酸钙颗粒的表面；最后将包覆有亲油高聚物层的碳酸钙颗粒置于另一个托盘中，并放置在105℃的烘箱中烘烤2h后取出自然放凉至室温，即得壳核式堵漏架桥颗粒产品I。
实施例2
一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒，采用下述方法制备而成：首先将40重量份丙烯酸丁酯、40重量份苯乙烯、25重量份甲基丙烯酸十八酯、0.2重量份聚合度为2～4的低聚硅氧烷和0.2重量份偶氮二异丁腈并依次加入至反应釜中，氮气保护状态下，升温至50℃，搅拌状态下恒温反应24h，制得亲油高聚物；然后将制备获得的亲油高聚物倒入托盘中，将碳酸钙颗粒置于托盘中并轻微晃动托盘，使亲油高聚物均匀且完全包覆在碳酸钙颗粒的表面；最后将包覆有亲油高聚物层的碳酸钙颗粒置于另一个托盘中，并放置在105℃的烘箱中烘烤2h后取出自然放凉至室温，即得壳核式堵漏架桥颗粒产品II。
实施例3
一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒，采用下述方法制备而成：首先将35重量份丙烯酸丁酯、35重量份苯乙烯、20重量份甲基丙烯酸十八酯、0.2重量份聚合度为2～4的低聚硅氧烷和0.15重量份偶氮二异丁腈并依次加入至反应釜中，氮气保护状态下，升温至52℃，搅拌状态下恒温反应24h，制得亲油高聚物；然后将制备获得的亲油高聚物倒入托盘中，将碳酸钙颗粒置于托盘中并轻微晃动托盘，使亲油高聚物均匀且完全包覆在碳酸钙颗粒的表面；最后将包覆有亲油高聚物层的碳酸钙颗粒置于另一个托盘中，并放置在105℃的烘箱中烘烤2h后取出自然放凉至室温，即得壳核式堵漏架桥颗粒产品III。
性能测试：
将实施例1～3制备的壳核式堵漏架桥颗粒产品I～III依次进行承压能力测试、悬浮分散性测试
(一)承压能力测试：
将500g过67mm～40mm标准筛的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒(质量为m1)加入至2000mL柴油中浸泡16h后，取出架桥颗粒，用吸油纸吸干表面柴油，放入压力破碎机中，在5Mpa压力下压5min，取出，称量过67mm～40mm标准筛的架桥颗粒(质量为m2)，并计算破碎率P。其中，破碎率P的计算方法如下：P＝(m1-m2)/m1×100％。测试结果见下表1。
表1：
壳核式堵漏架桥颗粒 破碎率％
产品1 12.5
产品2 14.7
产品3 11.6
从上表1中的测试结果可以看出，三个批次的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒的破碎率均不超过15％，说明该架桥颗粒的承压能力能够达到5Mpa以上。
(二)密度测试：
取2000mL量筒，加入1000mL清水(体积记为V1)，然后称取500g壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒(质量记为m3)，加入量筒中，记录加入后的体积为V2，并计算密度。其中，密度(ρ)的计算方法未：ρ＝m3/(V2-V1)*100％。测试结果见下表2所示。
表2：
壳核式堵漏架桥颗粒 密度g/cm3
产品1 2.28
产品2 2.30
产品3 2.305
从表2中可以看出，实施例1～3制备的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒的密度在2.3g/cm3左右，保证其与常用油基泥浆密度相匹配，悬浮性更好。
(三)悬浮分散性测试：
配制三份密度为2.3g/cm3的油基泥浆，油基泥浆的配方为：350mL柴油+5％主乳化剂+2％辅乳化剂+5％降滤失剂+2％润湿剂+重晶石。将20g过67mm-40mm标准筛的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒分别加入到配制好的油基泥浆中，低速搅拌20min，于常温下放置24h后，用密度计测试泥浆上半部分和下半部分的密度差。测试结果如表3所示。
表3：
如上表3所示，实施例1～3制备的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒静置后的泥浆上半部分和下半部分的密度差均小于0.1g/cm3，说明产品在油基泥浆中具有非常好的悬浮分散性能。

Claims (5)

1.一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒，其特征在于，堵漏架桥颗粒为在碳酸钙颗粒表面包覆一层亲油高聚物形成的壳核结构颗粒；其中，亲油高聚物为丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸十八酯的高分子共聚物，所述高分子共聚物的分子量为200万～300万。
2.根据权利要求1所述的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒，其特征在于，亲油高聚物包括以重量份计的30～40份丙烯酸丁酯、30～40份苯乙烯、30～40份甲基丙烯酸十八酯、0.2～0.3份交联剂和0.1～0.2份引发剂。
3.根据权利要求1所述的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒，其特征在于，所述交联剂为低聚硅氧烷，其聚合度为2～4。
4.根据权利要求1所述的壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
5.一种壳核式油基钻井液堵漏架桥颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、准确称量30～40重量份丙烯酸丁酯、30～40重量份苯乙烯、20～25重量份甲基丙烯酸十八酯、0.2～0.3重量份交联剂和0.1～0.2重量份引发剂并依次加入至反应釜中，氮气保护状态下，升温至50～55℃，搅拌状态下恒温反应24h，制得亲油高聚物；
S2、将亲油高聚物倒入托盘中，然后将碳酸钙颗粒平铺置于托盘中并轻微晃动托盘，使亲油高聚物均匀且完全包覆在碳酸钙颗粒的表面，得到中间产品；
S3、将步骤S2制备得到的中间产品放入另一个托盘中，置于100～110℃的烘箱中烘烤2h后取出自然放凉至室温，即得该壳核式堵漏架桥颗粒。
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