CN108504338A - 钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钻井液技术领域，具体公开了钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物及其制备方法。钻井液用封堵防塌剂由包含以下重量份数的组分制备得到：苯乙烯40～60份，丁二稀40～60份，乳化剂2～10份，引发剂1～2份，水90～130份，破乳剂10～20份。经聚合、破乳和烘干步骤后，得到终产品。其由乙烯树脂经过聚合而成，为微纳米尺寸的颗粒，颗粒具有柔性可变形性，变形的微纳米颗粒可进入不同粒径的纳米孔隙，吸附在岩石表面，通过进入孔隙和表面吸附的内外协同作用，达到封堵纳米孔隙以及降滤失的作用。从而解决目前采用的水基钻井液存在井壁稳定性差、纳‑微米孔隙和微裂缝封堵能力不足等，难以满足安全快速钻探要求。

Description

钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物及其制备方法
技术领域
本发明属于深井、超深井技术领域，涉及一种钻井液用封堵防塌剂，具体涉及一种钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物及其制备方法。
背景技术
准噶尔盆地腹部和南缘的深井、超深井及大位移水平井的勘探。这些地区储层埋藏相对深、地层压力变化大、岩性复杂，所以钻探困难，成本高，时效低。在钻探过程中，钻井液面临的技术难题很多，如：井壁稳定、井漏、井眼净化、环境污染、高成本等。尤其是南缘山前构造，地质情况异常复杂，特别是安集海河组地层的强水敏泥页岩、超高压地层流体、高构造应力、高陡地层倾角以及上部巨厚砾石层、地质破碎带等引起的井壁失稳，造成该区钻井速度低，事故、复杂时率居高不下。
目前采用的水基钻井液存在井壁稳定性差、纳-微米孔隙和微裂缝封堵能力不足等，难以满足安全快速钻探要求。
因此，有必要研发出一种环保型纳米封堵材料，从提高水基钻井液的井壁稳定性、微纳米级封堵等方面入手，研究出实现深井超深井安全、高效、环保钻探的新型封堵材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，是一种安全、高效、环保的水基钻井液用封堵防塌材料，其由乙烯树脂经过聚合而成，为微纳米尺寸的颗粒，颗粒具有柔性可变形性，变形的微纳米颗粒可进入不同粒径的纳米孔隙。微纳米颗粒具有强的吸附基团，可吸附在岩石表面，通过进入孔隙和表面吸附的内外协同作用，达到封堵纳米孔隙以及降滤失的作用。从而解决目前采用的水基钻井液存在井壁稳定性差、纳-微米孔隙和微裂缝封堵能力不足等，难以满足安全快速钻探要求。
所述钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其由包含以下重量份数的组分制备得到：苯乙烯40～60份，丁二稀40～60份，乳化剂2～10份，引发剂1～2份，水90～130份，破乳剂10～20份。
优选的，所述钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其由包含以下重量份数的组分制备得到：苯乙烯40～50份，丁二稀40～50份，乳化剂2～10份，引发剂1～2份，水90～110份，破乳剂10～20份。
更优选的，所述钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其由包含以下重量份数的组分制备得到:苯乙烯45份，丁二稀45份，乳化剂5份，引发剂2份，水100份，破乳剂15份。
更优选的，所述钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其由包含以下重量份数的组分制备得到:苯乙烯43份，丁二稀43份，乳化剂8份，引发剂2份，水100份，破乳剂15份。
其中，上述钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物中，所述乳化剂为阳离子型磺酸钠盐或者硫代丁二酸盐。
其中，上述钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物中，所述引发剂为不饱和二羟酸、丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一种。
其中，上述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物中，所述破乳剂为氯化钙水溶液。
进一步的，本发明还提供了上述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)聚合反应：常温条件下，向反应釜中加入上述重量份数的水、苯乙烯、丁二稀和乳化剂，升温到90～100℃，搅拌均匀，保温反应2～3h，然后向反应釜中加入引发剂，继续保温反应3～4h，得到聚合物料；
(2)破乳：待上述聚合物料降温至40～50℃，加入破乳剂进行破乳，破乳时间0.5～1h，当物料和水完全分离后，停止反应；
(3)烘干：步骤(2)完成后，分离已经破乳的物料，于90～105℃进行干燥、放料，得到固体粉末即为终产品，经计量、包装、检测后入库。
其中，上述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物的制备方法，步骤(1)中保温反应2～3h时需每10分钟观察并记录反应釜内的温度，通过温度变化监测脂化反应的完成情况。
其中，上述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物的制备方法，步骤(1)中引发剂的加入需缓慢分批加入，尤以分3～5批为佳。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是专门针对准噶尔盆地深井、超深井技术领域设计性能优良的新型高性能水基钻井液添加材料，提高了水基钻井液的滤失造壁性，尤其是封堵防塌能力，且成本低、环保。
和普通的封堵剂相比，其优势主要表现在：
1、具有良好的抗温性能，单剂抗温120℃以上，加入钻井液体系也可抗温120℃以上；
2、产品中具有微纳米颗粒，且颗粒有柔性、可变性，变形的纳米颗粒进入不同粒径的纳米孔隙；纳米颗粒具有强的吸附基团，可吸附在岩石表面；通过进入孔隙和表面吸附的内外协同作用，达到封堵纳米孔隙以及降滤失的作用。
3、具有良好的配伍性，适用于淡浆和盐水浆，应用更加广泛。
附图说明
图1是本发明所述钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物的制备方法示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物，其由包含以下重量份数的组分制备得到：苯乙烯40～60份，丁二稀40～60份，乳化剂2～10份，引发剂1～2份，水90～130份，破乳剂10～20份；
所述乳化剂为阳离子型磺酸钠盐或者硫代丁二酸盐；
所述引发剂为不饱和二羟酸、丙烯酸或甲基丙烯酸；
所述破乳剂为氯化钙水溶液，破乳剂的加入量和浓度按照本领域常规用量使用。
优选的，所述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物，其由包含以下重量份数的组分制备得到：苯乙烯40～50份，丁二稀40～50份，乳化剂2～10份，引发剂1～2份，水90～110份，破乳剂10～20份。
更优选的，所述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物，其由包含以下重量份数的组分制备得到:苯乙烯45份，丁二稀45份，乳化剂5份，引发剂2份，水100份，破乳剂15份。
更优选的，所述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物，其由包含以下重量份数的组分制备得到:苯乙烯43份，丁二稀43份，乳化剂8份，引发剂2份，水100份，破乳剂15份。
进一步的，本发明还提供了上述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)聚合反应：常温条件下，向反应釜中加入上述重量份数的水、苯乙烯、丁二稀和乳化剂，升温到90～100℃，搅拌均匀，保温反应2～3h，需每10分钟观察并记录反应釜内的温度，通过温度变化监测脂化反应的完成情况；然后向反应釜中缓慢分批加入引发剂，继续保温反应3～4h，得到聚合物料；
(2)破乳：待上述聚合物料降温至40～50℃，加入破乳剂进行破乳，破乳时间0.5～1h，当物料和水完全分离后，停止反应；
(3)烘干：步骤(2)完成后，分离已经破乳的物料，于90～105℃进行干燥、放料，得到固体粉末即为终产品，经计量、包装、检测后入库。
其中，上述钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物的制备方法，步骤(1)中引发剂的加入分3～5批。
以下结合具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明，但并不因此限制本发明的保护范围。实施例中所用试剂无特殊说明，均为市售产品。
实施例1
本实施例提供的钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物XZ-RHJ，以重量份数计，包括：苯乙烯45份，丁二稀45份，乳化剂(阳离子型磺酸钠盐)5份，引发剂(不饱和二羟酸)2份，水100份，破乳剂(氯化钙水溶液)15份。
其由以下步骤制备得到：
(1)聚合反应：常温25℃条件下，向反应釜中加入水、苯乙烯、丁二稀和乳化剂，升温到90℃，搅拌均匀，保温反应2h，需每10分钟观察并记录反应釜内的温度，通过温度变化监测脂化反应的完成情况；然后向反应釜中缓慢分3批加入引发剂-不饱和二羟酸，继续保温反应3h，得到聚合物料；
(2)破乳：待上述聚合物料降温至40℃，加入破乳剂(氯化钙水溶液，浓度4g/L)进行破乳，破乳时间1h，当物料和水完全分离后，停止反应；
(3)烘干：步骤(2)完成后，分离已经破乳的物料，于90℃进行干燥、放料，得到固体粉末即为终产品，经计量、包装、检测后入库。
按照生产工艺得到最终得到自由流动的固体，即为本实施例产品。
本实施例生产的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物检测，6％土浆中的加入3-5％的样品，体系的高温高压滤失量降低率在30％以上。
实施例2
本实施例提供的钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物XZ-RHJ，以重量份数计，包括：苯乙烯43份，丁二稀43份，乳化剂(阳离子型硫代丁二酸盐)8份，引发剂(丙烯酸和甲基丙烯酸各1份)2份，水100份，破乳剂(氯化钙水溶液)15份。
其由以下步骤制备得到：
(1)聚合反应：常温25℃条件下，向反应釜中加入水、苯乙烯、丁二稀和乳化剂，升温到105℃，搅拌均匀，保温反应3h，需每10分钟观察并记录反应釜内的温度，通过温度变化监测脂化反应的完成情况；然后向反应釜中缓慢分5批加入引发剂-丙烯酸和甲基丙烯酸，继续保温反应4h，得到聚合物料；
(2)破乳：待上述聚合物料降温至50℃，加入破乳剂(氯化钙水溶液，浓度5g/L)进行破乳，破乳时间0.8h，当物料和水完全分离后，停止反应；
(3)烘干：步骤(2)完成后，分离已经破乳的物料，于105℃进行干燥、放料，得到固体粉末即为终产品，经计量、包装、检测后入库。
按照生产工艺得到最终得到自由流动的固体，即为本实施例产品。本实施例生产的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物检测，6％土浆中的加入3-5％的样品，体系的高温高压滤失量降低率在30％以上。
现场应用
本发明作为封堵剂使用于XZ强抑制双疏型高性能水基钻井液体系中，在克拉玛依西泉区块完成了定向井XQD3020井、XQD3044井，吉木萨尔县致密油区块JHW023水平井钻井施工，XQD3020、XQD3044试验井电测成功率100％，西泉区块定向井平均电测成功率为71％；井径扩大率分别为1.78％和1.26％，西泉区块定向井平均井径扩大率为3.09％；复杂时率0％，西泉区块定向井平均复杂时率为1.29％；节省了钻井时间。
解决了以前未解决的技术难题(易漏、易垮塌等)，钻井液性能稳定、起下钻正常、无掉块垮塌现象等，达到了预期目标。钻井液用封堵防塌剂-乙烯树脂衍生物具有优良的防塌封堵能力，成本低、对环境无污染，满足了安全、高效、环保钻井的需要，具有很好的推广应用前景。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其特征在于，其由包含以下重量份数的组分制备得到：苯乙烯40～60份，丁二稀40～60份，乳化剂2～10份，引发剂1～2份，水90～130份，破乳剂10～20份。
2.根据权利要求1所述的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其特征在于，其由包含以下重量份数的组分制备得到：苯乙烯40～50份，丁二稀40～50份，乳化剂2～10份，引发剂1～2份，水90～110份，破乳剂10～20份。
3.根据权利要求1或2所述的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其特征在于，其由包含以下重量份数的组分制备得到:苯乙烯45份，丁二稀45份，乳化剂5份，引发剂2份，水100份，破乳剂15份。
4.根据权利要求1或2所述的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其特征在于，其由包含以下重量份数的组分制备得到:苯乙烯43份，丁二稀43份，乳化剂8份，引发剂2份，水100份，破乳剂15份。
5.根据权利要求1～4任一项所述的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其特征在于，所述乳化剂为阳离子型磺酸钠盐或者硫代丁二酸盐。
6.根据权利要求1～4任一项所述的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其特征在于，所述引发剂为不饱和二羟酸、丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一种。
7.根据权利要求1～4任一项所述的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物，其特征在于，所述破乳剂为氯化钙水溶液。
8.权利要求1～7任一项所述钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)聚合反应：常温条件下，向反应釜中加入水、苯乙烯、丁二稀和乳化剂，升温到90～100℃，搅拌均匀，保温反应2～3h，然后向反应釜中加入引发剂，继续保温反应3～4h，得到聚合物料；
(2)破乳：待上述聚合物料降温至40～50℃，加入破乳剂进行破乳，破乳时间0.5～1h，当物料和水完全分离后，停止反应；
(3)烘干：步骤(2)完成后，分离已经破乳的物料，于90～105℃进行干燥、放料，得到固体粉末即为终产品，经计量、包装、检测后入库。
9.根据权利要求8所述的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中保温反应2～3h时需每10分钟观察并记录反应釜内的温度，通过温度变化监测脂化反应的完成情况。
10.根据权利要求8所述的钻井液用封堵防塌剂乙烯树脂衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中引发剂的加入需缓慢分批加入，尤以分3～5批为佳。
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