CN108728057A - 一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，属于钻井用化学试剂领域，原料包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和乳化剂，本发明制备的封堵剂在钻井时能对微小裂缝进行高效封堵，对井壁还能起到一定的承压、防塌作用，解决了井壁微小裂缝不能封堵的钻井难题，降低了钻井液的滤失量，具有原料种类少、制备工艺简单的优点。

Description

一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂
技术领域
本发明涉及钻井液用封堵剂，尤其是一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，属于钻井用化学试剂领域。
背景技术
随着石油天然气资源勘探开发范围的扩大,特别是非常规油气资源页岩气和致密油的开发,硬脆性泥页岩井壁失稳问题成了亟需解决的问题，而在钻井时对泥页岩微小裂缝，尤其是封堵纳米级的裂缝进行封堵处理，将钻井液与封堵剂配合使用，能在一定程度上解决井壁失稳的问题。
钻井时井壁的微小裂缝的封堵效果与封堵剂的性能密不可分，现有的封堵剂种类很多，沥青类、腐殖酸类封堵剂比较适合封堵井壁较大的裂缝，但是对于纳米级的裂缝则不能实现封堵；使用现有的封堵剂存在封堵井壁的纳米级微小裂缝时都容易出现滑脱的问题，或对钻井液的流变性产生不同程度的影响等现象，导致封堵效果不理想。此外，制备工艺复杂，原料种类繁杂也是制约封堵剂性能进一步提高的不可忽视的因素。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，能对钻井过程中井壁上的微小裂缝实现高效封堵，制备过程使用的原料种类较少、制备工艺简单。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，原料包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和乳化剂。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述原料各成分的质量百分含量为丙烯酸5～15％、丙烯酸丁酯45～55％、苯乙烯25～35％、乳化剂5～15％。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述原料各成分的质量百分含量为丙烯酸10％、丙烯酸丁酯50％、苯乙烯30％、乳化剂10％。
本发明技术方案的进一步改进在于制备步骤如下：将原料与水混合后，先转入乳化反应釜中进行乳化，再进行高分子剪切至纳米级液滴，然后转入反应釜进行升温熟化。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述水的质量为原料质量的35～45％。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述乳化的时间为30～60min。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述升温熟化是先升温至75℃并保温1.5h，再升温至85℃并保温1.5h，然后升温至95℃并保温2h。
本发明技术方案的进一步改进在于：升温熟化后液滴尺寸为0.15～0.75μm。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明制备的钻井液用纳米树脂乳液封堵剂能对微小裂缝进行高效封堵，还能起到一定的承压、防塌作用，解决了井壁微小裂缝不能封堵的钻井难题，具有原料种类少、制备工艺简单、耗能低的优点。
本发明的乳液封堵剂颗粒大小均匀、稳定性好。本发明制备的乳液封堵剂在乳化后进行高分子剪切至2000目，再经升温熟化后，乳液封堵剂的颗粒粒径在0.15～0.75μm范围内，粒度大于40％，利用具塞筒进行稳定性检测时均不分层，稳定性能好，应用范围广泛。
本发明的乳液封堵剂使用时钻井液的封闭滤失量低，封堵效果好。将本发明的乳液封堵剂按5～8％的量加入钻井液泥浆中，对井壁的细微裂缝进行封堵时会出现一层致密的封堵层，能实现良好的封堵效果；乳液封堵剂进行封堵时流入微小裂缝中，还具有一定的承压作用，能对井壁起到一定的防塌作用，提高了钻井过程中的安全性；另外，耐高温和低温，不会与钻井液发生反应，在钻井时不会改变钻井液的流变性，钻井液滤失量检测结果均小于35ml，滤失量低。
本发明原料种类少、制备工艺简单。本发明原料仅需丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和乳化剂四种，只需按原料各成分的质量百分比进行备料，然后原料经乳化再升温熟化即得到成品的乳液封堵剂，制备步骤简单；制备工艺中所用的反应釜设备为钻井液用封堵剂领域常用设备，造价低廉；制备工艺所需时间短，乳化30～60min、升温熟化6～8h，生产周期短，进一步降低了能耗、提高了生产效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，原料包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和乳化剂，各成分的质量百分含量为丙烯酸5～15％、丙烯酸丁酯45～55％、苯乙烯25～35％、乳化剂5～15％，优选的原料各成分的质量百分含量为丙烯酸10％、丙烯酸丁酯50％、苯乙烯30％、乳化剂10％。
制备步骤如下：按上述原料各成分的质量百分含量称取各原料成分，先与水混合，水的用量为原料质量的35～45％；然后置于乳化反应釜中进行乳化，乳化时间为30～60min，乳化结束后利用剪切机进行高分子剪切，剪切至纳米级；最后转入反应釜中进行升温熟化，升温熟化是升温至75℃并保温1.5h，再升温至85℃并保温1.5h，然后升温至95℃并保温2h，升温熟化总用时为6～8h，升温熟化结束后冷却，然后进行放料分装，即得到成品的钻井液用树脂乳液封堵剂。
用上述方法制备的钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，外观为乳白色液体，乳液稳定性好，颗粒大小均匀，钻井时能封堵井壁微小裂缝，并且钻井液的滤失量小。
实施例1
一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，原料包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和乳化剂，各成分的质量百分含量为丙烯酸5％、丙烯酸丁酯55％、苯乙烯25％、乳化剂15％。
制备步骤如下：按上述原料各成分的质量百分含量称取各原料成分，先与水混合，水的用量为原料质量的35％；然后置于乳化反应釜中进行乳化，乳化时间为30min，乳化结束后利用剪切机进行高分子剪切，剪切至纳米级；最后转入反应釜中进行升温熟化，升温熟化是升温至75℃并保温1.5h，再升温至85℃并保温1.5h，然后升温至95℃并保温2h，升温熟化结束后冷却，然后进行放料分装，即得到成品的钻井液用树脂乳液封堵剂。
实施例2
一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，原料包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和乳化剂，各成分的质量百分含量为丙烯酸15％、丙烯酸丁酯45％、苯乙烯35％、乳化剂5％。
制备步骤如下：按上述原料各成分的质量百分含量称取各原料成分，先与水混合，水的用量为原料质量的45％；然后置于乳化反应釜中进行乳化，乳化时间为60min，乳化结束后利用剪切机进行高分子剪切，剪切至纳米级；最后转入反应釜中进行升温熟化，升温熟化是升温至75℃并保温1.5h，再升温至85℃并保温1.5h，然后升温至95℃并保温2h，升温熟化结束后冷却，然后进行放料分装，即得到成品的钻井液用树脂乳液封堵剂。
实施例3
一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，原料包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和乳化剂，原料各成分的质量百分含量为丙烯酸10％、丙烯酸丁酯50％、苯乙烯30％、乳化剂10％。
制备步骤如下：按上述原料各成分的质量百分含量称取各原料成分，先与水混合，水的用量为原料质量的40％；然后置于乳化反应釜中进行乳化，乳化时间为45min，乳化结束后利用剪切机进行高分子剪切，剪切至纳米级；最后转入反应釜中进行升温熟化，升温熟化是升温至75℃并保温1.5h，再升温至85℃并保温1.5h，然后升温至95℃并保温2h，升温熟化结束后冷却，然后进行放料分装，即得到成品的钻井液用树脂乳液封堵剂。
为说明本发明制备的钻井液用纳米树脂乳液封堵剂的优势，将实施例1～3制备的成品进行性能检测，检测结果如表1所示，其中外观检测方法为目测；稳定性检测方法为取100mL样品置于100mL具塞筒中，上下摇动10次，然后在室温下静置48h，观察试样是否出现分层；粒度和中值粒径是用粒度分析仪进行检测的；封堵效果、封堵滤失量检测方法为在高速搅拌杯中称取200g试样，然后在高速搅拌器上高速搅拌5min，按照GB/T 16783.1测试低温低压滤失量。并观察滤饼情况。
表1
由表1可以看出，本发明实施例1～3制备的钻井用纳米树脂乳液封堵剂的外观均为乳白色液体；稳定性强，均不分层；粒度在60～90％之间，乳液封堵剂颗粒的中值粒径在0.35～0.51μm之间，封堵滤失量在16～20ml之间，钻井时进行裂缝封堵时均能形成一层致密的封堵层；综上可知，本发明实施例1～3制备的钻井用纳米树脂乳液封堵剂各项性能均符合Q/HY78-2017要求。

Claims (8)

1.一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，其特征在于：原料包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和乳化剂。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，其特征在于：所述原料各成分的质量百分含量为丙烯酸5～15％、丙烯酸丁酯45～55％、苯乙烯25～35％、乳化剂5～15％。
3.根据权利要求2所述的一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，其特征在于：所述原料各成分的质量百分含量为丙烯酸10％、丙烯酸丁酯50％、苯乙烯30％、乳化剂10％。
4.根据权利要求2或3任一项所述的一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，其特征在于制备步骤如下：将原料与水混合后，先转入乳化反应釜中进行乳化，再进行高分子剪切至纳米级液滴，然后转入反应釜进行升温熟化。
5.根据权利要求4所述的一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，其特征在于：所述水的质量为原料质量的35～45％。
6.根据权利要求4所述的一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，其特征在于：所述乳化的时间为30～60min。
7.根据权利要求4所述的一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，其特征在于：所述升温熟化是先升温至75℃并保温1.5h，再升温至85℃并保温1.5h，然后升温至95℃并保温2h。
8.根据权利要求4所述的一种钻井液用纳米树脂乳液封堵剂，其特征在于：升温熟化后液滴尺寸为0.15～0.75μm。
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