CN109233757B - 钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物及其制备方法 - Google Patents

钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物及其制备方法，甲基硅树脂类聚合物是由下述原料制成的：去离子水、丙烯酰胺、甲基硅树脂、偶联剂、增稠剂。偶联剂为螯合型钛酸酯偶联剂，适用于树脂基多种复合材料体系，由于其具有良好的水解稳定性，特别适用于含水聚合物体系。制备方法：将去离子水、丙烯酰胺和甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，物料升温，加入偶联剂，得到凝胶状产物；将凝胶状产物减压除水，干燥，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；加入增稠剂，混合搅拌均匀。本发明性能良好，具有良好的固壁封堵性能，150℃高温老化后仍体现出良好的抗温和封堵性能，有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率。

Description

钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油钻井助剂，具体是一种钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物，本发明还涉及所述钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法。
背景技术
钻井液是钻井工程中重要的流体，其性能的优劣直接关系到钻井质量的好坏，更对一个油田的采油效率高低起到至关重要的作用。目前市场上的钻井液用封堵剂种类繁多，但往往高效与环保不能兼具。目前常用的能满足环保要求的封堵剂，其性能均存在一定的不足，难以有效降滤失并产生封堵效果，难以保证钻井液高效的性能。
发明人检索到以下相关专利文献：CN107057662A公开了一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用,该封堵剂包括以下质量百分比的组分：屏蔽暂堵剂：10～30％,硬脂酸：1.0～5.0％,乙二醇：2～10％,二氧化硅：60～80％。。CN107502316A本发明公开了一种环保型水基钻井液用封堵剂及其制备方法,该环保型水基钻井液用封堵剂由按重量份数计30-50份的包覆AlOOH的碳球、10-20份丙烯酰胺、10-20份N-异丙基丙烯酰胺、2-4份六亚甲基四胺、在0.01-0.05份引发剂下反应制得的产品与30-50份的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液在2-5份分散剂的作用下复配而成。CN105694828A本发明公开了一种有机盐钻井液用封堵剂及其制备方法,该有机盐钻井液用封堵剂是由按照重量份数计10-25份的N-异丙基丙烯酰胺、9-17份的丙烯酰胺、1-3份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺在引发剂的作用下共聚,而后干燥处理后得到的共聚物。该有机盐钻井液用封堵剂抗温抗盐性能良好,具有温敏性,对钻井液粘切影响小；可变形,具有良好的封堵效果。CN105176501A本发明公开了一种钻井液用封堵剂及其制备方法,所述钻井液用封堵剂由热敏变形疏水材料、热固性疏水材料、刚性固体颗粒材料、植物油和溶剂油组成。制备方法包括热固性疏水材料和植物油的混合物加入冷却的热敏变形疏水材料中,充分搅拌,加入刚性固体颗粒材料和溶剂油,搅拌均匀即得。CN105936819A本发明公开了一种油基钻井液用封堵剂及制备方法,其通过化学反应和物理混拌形成,其由烯基苯、丙烯酸酯和丙烯酸三种单体共聚得到的共聚物与亲油型硬质无机材料组成,其中：烯基苯、丙烯酸酯、丙烯酸和亲油型硬质无机材料的质量比为：15～30：10～25：1：8～20。本发明是通过化学反应和物理混拌形成的一种油基钻井液用高强度复合树脂类封堵剂。CN104531103A本发明公开了一种钻井液用封堵剂,由木质素磺酸钙、腐植酸钠、20％甲醛溶液、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸四种原料以及引发剂反应制得；其中所述木质素磺酸钙、腐植酸钠、20％甲醛溶液、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸的质量比为(30～50)∶(30～50)∶(5～15)∶(20～30)。
上述技术部分使用原料碱性强、不易降解，易对土地造成环境污染。并且生产工艺复杂，成本高。以上这些技术对于如何使钻井液用封堵剂做到能充分降滤失，封堵效果好，具有一定的抗压强度和高的耐温能力，从而避免钻井复杂事故，提高钻井质量与效率，同时具有环保功能，并未给出具体的指导方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物，它的性能良好，具有良好的降滤失性能，封堵效果好，且具有抗压强度和高的耐温能力，从而避免钻井复杂事故的发生，提高钻井质量与效率，同时它还具有环保功能，并能达到市场上使用范围较广的封堵剂的技术要求。
为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种上述钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物(或者说是作为钻井液封堵剂用的甲基硅树脂类聚合物)，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的偶联剂为螯合型钛酸酯偶联剂，该类偶联剂适用于树脂基多种复合材料体系，由于它们具有非常好的水解稳定性，这类偶联剂特别适用于含水聚合物体系。所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠(即CMC)中的一种原料或者两种原料以任意比例形成的组合物。
所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将90份～100份的去离子水、15份～25份的丙烯酰胺和25份～35份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合(混合成糊)，将反应釜内物料升温至80℃～90℃，在反应釜中加入0.5份～1份的偶联剂，并在此温度下反应2～3h(2～3小时)，得到共聚物即凝胶状产物(中间产物)；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在70℃～80℃温度下减压除水，干燥(减压除水、干燥可采用旋转蒸发仪进行，为常规技术)，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入20份～30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的增稠剂为黄原胶；
所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将90份的去离子水、15份的丙烯酰胺和25份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合(混合成糊)，将反应釜内物料升温至85℃，在反应釜中加入0.5份的偶联剂，并在此温度下反应3h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在75℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的增稠剂为黄原胶；
所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将95份的去离子水、20份的丙烯酰胺和30份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合(混合成糊)，将反应釜内物料升温至80℃，在反应釜中加入1份的偶联剂，并在此温度下反应2.5h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在75℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入25份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠两种原料的组合物，黄原胶与羧甲基纤维素钠的重量比为1:2；
所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将100份的去离子水、15份的丙烯酰胺和25份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合(混合成糊)，将反应釜内物料升温至90℃，在反应釜中加入1份的偶联剂，并在此温度下反应2h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在80℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入21份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物。
本发明提供了一种钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物及其制备方法，所述封堵剂甲基硅树脂类聚合物是由下述原料制成的：去离子水、丙烯酰胺、甲基硅树脂、偶联剂、增稠剂。制备方法是将去离子水、丙烯酰胺和甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，物料升温，加入偶联剂，得到凝胶状产物；将凝胶状产物减压除水，干燥，得到共聚物固体，粉碎，得到共聚物粉末；加入增稠剂(复配增稠剂)，混合搅拌均匀即得。
本发明的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物具有良好的性能，参见本说明书后面的表1。本发明的性能为：pH值7～10，水溶物≥5％，油溶物≥25％，150℃老化后HTHP滤失量降低率≥35％。本发明的封堵性能良好，与已有相关的钻井液用封堵剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能皆优于已有技术的，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，其制造成本降低了20％以上，它适用于工业化大规模生产。同时，本发明原料易降解，不会对土地造成环境污染。
综上所述，本发明的性能良好，能够有效起到封堵降滤失作用，有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率，本发明在150℃高温老化后封堵降滤失性能好，与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时它降解性好，不污染环境，产生了良好的环保效果，达到了市场上使用范围较广的封堵剂的技术要求。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的增稠剂为黄原胶。
所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将90份的去离子水、15份的丙烯酰胺和25份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合(混合成糊)，将反应釜内物料升温至85℃，在反应釜中加入0.5份的偶联剂，并在此温度下反应3h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在75℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物。
实施例2：本发明所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的增稠剂为黄原胶；
所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将95份的去离子水、20份的丙烯酰胺和30份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合(混合成糊)，将反应釜内物料升温至80℃，在反应釜中加入1份的偶联剂，并在此温度下反应2.5h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在75℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入25份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物。
实施例3：本发明所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠两种原料的组合物，黄原胶与羧甲基纤维素钠的重量比为1:2。
所述的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将100份的去离子水、15份的丙烯酰胺和25份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合(混合成糊)，将反应釜内物料升温至90℃，在反应釜中加入1份的偶联剂，并在此温度下反应2h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在80℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，(可以过60目筛)得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入21份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物。
以下为本发明的试验部分：
表1为发明的(以上)各实施例制备的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物性能测定结果。
表1各实施例制备的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物性能测定结果
实施例 水溶物，％ 油溶物，％ pH值 150℃HTHP滤失量降低率，％
实施例1 8.9 56 8 55
实施例2 8.0 58 9 54
实施例3 7.9 59 9 53
由表1可知：本发明各实施例制备的钻井液用封堵剂甲基硅树脂类聚合物均能达到良好的性能效果。本发明在钻井液中的加量(重量百分比)为1.5％～3％，实施例1、2、3中封堵剂(甲基硅树脂类聚合物)的加量为2％。本发明的性能为：pH值7～10，水溶物≥5％，油溶物≥25％，150℃老化后HTHP滤失量降低率≥35％。本发明的降滤失性能好，与已有相关的钻井液用封堵剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能皆优于已有技术的，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，其制造成本降低了20％以上。经过150℃高温后仍能较好地控制钻井液的滤失量,体现出了良好的抗温性能，它能适应复杂的钻井条件，具有良好的耐温抗盐性能。与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时，本发明原料易降解，不会对土地造成环境污染，具有环保功能。
综上所述，本发明的以上各实施例性能良好，它能够有效起到封堵降滤失作用，具有良好的降滤失性能，封堵效果好，且具有一定的抗压强度和高的耐温能力，有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率，150℃高温后仍体现出良好的抗温性能，能适应复杂的钻井条件，具有良好的耐温性能。与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时它降解性好，不污染环境，产生了良好的环保效果，达到了市场上使用范围较广的防塌封堵剂的技术要求。

Claims (6)

1.一种钻井液用封堵剂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
去离子水 90份~100份
丙烯酰胺 15份~25份
甲基硅树脂 25份~35份
偶联剂 0.5份~1份
增稠剂 20份~30份
所述的偶联剂为螯合型钛酸酯偶联剂，所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠中的一种原料或者两种原料以任意比例形成的组合物；
所述的钻井液用封堵剂的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将90份~100份的去离子水、15份~25份的丙烯酰胺和25份~35份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合，将反应釜内物料升温至80℃~90℃，在反应釜中加入0.5份~1份的偶联剂，并在此温度下反应2~3h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在70℃~80℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入20份~30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂。
2.根据权利要求1所述的钻井液用封堵剂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
去离子水 90份
丙烯酰胺 15份
甲基硅树脂 25份
偶联剂 0.5份
增稠剂 30份
所述的增稠剂为黄原胶；
所述的钻井液用封堵剂的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将90份的去离子水、15份的丙烯酰胺和25份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合，将反应釜内物料升温至85℃，在反应釜中加入0.5份的偶联剂，并在此温度下反应3h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在75℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂。
3.根据权利要求1所述的钻井液用封堵剂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
去离子水 95份
丙烯酰胺 20份
甲基硅树脂 30份
偶联剂 1份
增稠剂 25份
所述的增稠剂为黄原胶；
所述的钻井液用封堵剂的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将95份的去离子水、20份的丙烯酰胺和30份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合，将反应釜内物料升温至80℃，在反应釜中加入1份的偶联剂，并在此温度下反应2.5h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在75℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入25份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂。
4.根据权利要求1所述的钻井液用封堵剂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
去离子水 100 份
丙烯酰胺 15份
甲基硅树脂 25份
偶联剂 1份
增稠剂 21份
所述的增稠剂为黄原胶、羧甲基纤维素钠两种原料的组合物，黄原胶与羧甲基纤维素钠的重量比为1:2；
所述的钻井液用封堵剂的制备方法包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将100份的去离子水、15份的丙烯酰胺和25份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合，将反应釜内物料升温至90℃，在反应釜中加入1份的偶联剂，并在此温度下反应2h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在80℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入21份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂。
5.一种权利要求1所述的钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将90份~100份的去离子水、15份~25份的丙烯酰胺和25份~35份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合，将反应釜内物料升温至80℃~90℃，在反应釜中加入0.5份~1份的偶联剂，并在此温度下反应2~3h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在70℃~80℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入20份~30份增稠剂，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂。
6.根据权利要求1所述的钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①合成共聚物：将90份的去离子水、15份的丙烯酰胺和25份的甲基硅树脂加入反应釜中，搅拌，使丙烯酰胺和甲基硅树脂充分混合，将反应釜内物料升温至85℃，在反应釜中加入0.5份的偶联剂，并在此温度下反应3h，得到共聚物即凝胶状产物；②制备共聚物粉末：将步骤①得到的凝胶状产物在75℃温度下减压除水，干燥，得到共聚物固体，再将该共聚物固体粉碎，得到共聚物粉末；③制备封堵剂：在得到的共聚物粉末内加入30份增稠剂即黄原胶，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用封堵剂。
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