CN110437810A - 压敏型可交联油基钻井液用固化剂及其制备方法 - Google Patents

压敏型可交联油基钻井液用固化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压敏型可交联油基钻井液用固化剂及其制备方法。固化剂以重量百分比计，原料配比为：包膜剂10~30份；固化反应剂10~30份；乳化剂3~10份；包膜反应剂10~20份。本发明为一种粉末状压敏型固化剂，运输风险低、环保压力小，对温度不敏感，使用温度范围宽，对压力敏感，常压高温下不固化。

Description

压敏型可交联油基钻井液用固化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油基钻井液堵漏技术领域，尤其涉及一种压敏型可交联油基钻井液用固化剂及其制备方法。
背景技术
油基钻井液较水基钻井液具有更强的抑制性、防塌性、抗污染性、润滑性、抗高温能力和油气层保护能力，国际上，油基钻井液已成为公认的解决复杂层、高温层、深层、超深层的高性能体系。钻井实践表明，随着井深、井温的增加，钻井技术难题逐渐增多，其中，油基堵漏是制约油基钻井液应用的主要原因之一。
常用的油基钻井液堵漏方法主要为物理堵漏法和化学堵漏法，但均存在堵漏风险大、堵漏成功率低等问题。
其中，物理堵漏所用的固体材料须解决油分散性差、内摩擦力小、材质抗高温能力差等问题。由于大部分固体材料表面亲水不亲油，不容易在油基钻井液体系中被有效分散，配制出的堵漏浆存在分层、沉降等现象，并且油基钻井液连续相为油，具备天然高润滑性，油基钻井液中堵漏颗粒间、封堵层与漏层壁面间无法建立较大的内摩擦力及外摩擦力，存在“抓壁性”差、易滑脱失稳等问题，再加上地层高温对固体材质的形变破坏，堵漏浆不容易在高温深井漏失通道内形成有效的封堵层，容易导致堵漏失败。
而化学堵漏法主要为聚合物凝胶堵漏法和水泥浆堵漏法，上述两种方法均存在施工复杂、施工风险高、高温凝固速度快等问题。且液体类交联剂、固化剂或缓凝剂，存在运输风险高、环保压力大等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种压敏型可交联油基钻井液用固化剂及其制备方法。本发明为一种粉末状压敏型固化剂，运输风险低、环保压力小，对温度不敏感，使用温度范围宽，对压力敏感，常压高温下不固化。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种压敏型可交联油基钻井液用固化剂，其特征在于：以重量百分比计，由如下配比的原料构成：
包膜剂 10～30份；
固化反应剂 10～30份；
乳化剂 3～10份；
包膜反应剂 10～20份。
所述包膜剂分子式为 中的一种，R分子式为子式为
所述固化反应剂分子式为 中的一种，R分子式为(n≥0)；R1分子式为中的一种，固化反应剂NCO含量为12～15％。
所述的乳化剂为阿拉伯胶。
所述的包膜反应剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，2-丙二醇、1，6-己二醇中的一种。
一种压敏型可交联油基钻井液用固化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将包膜剂、固化反应剂在乙酸乙酯中搅拌均匀后形成溶液1#，备用；
b、在反应瓶中加入水、乳化剂，在搅拌速度3000r/min下搅拌10min；将反应瓶温度升至50℃，向反应瓶内滴加溶液1#和包膜反应剂，30min内滴加完，搅拌速度1000r/min条件下升温至70℃反应1.5h，得到悬浮液，反应完成后用去离子水洗、抽滤，重复操作5～6次，50℃真空烘干得到固化剂。
采用本发明的优点在于：
通过脂肪族异氰酸酯预聚体与芳香族异氰酸酯预聚体同羟基反应速度差异，制备出以聚氨酯为外壳、以异氰酸酯预聚体为内核的粉末状固化剂，解决运输安全性、环保性、泵送性、温度使用范围窄等问题。通过选用一定NCO含量的内核作为固化反应剂以及固化剂/油基钻井液配比达到控制反应速度的问题。本发明是一种新型的油基钻井液用固化剂，非水泥类和聚合物类。本发明对温度不敏感，使用温度范围宽(80～120℃)，对压力敏感，常压高温下不固化，固化激发压力为0.1MPa，配制的油基钻井液堵漏浆固化成型后的承压封堵压力达2.2MPa。
具体实施方式
实施例1—4
实施例 包膜剂 固化反应剂 乳化剂 包膜反应剂
实施例1 6.57g 63.88g 15g 4.5g 1，4-丁二醇
实施例2 12.85g 62.46g 15g 3.10g乙二醇
实施例3 8.87g 80.30g 15g 3.80g 1，2-丙二醇
实施例4 19.01g 114.34g 15g 5.91g 1，6-己二醇
实施例性能评价
堵漏浆配制方法为：
(1)将180mL白油、24gCQ-ETS(脂肪酸酰胺类乳化剂)、3gCQ-NZC(纳米有机硅酸盐化合物类增粘稳定剂)、1.5gCQ-RZL(改性聚酰胺类流型调节剂)、400g重晶石在12000r/min条件下搅拌30min，备用；
(2)在120mL水中加入24g压敏型固化剂，混合均匀后加入备用溶液(1)中，100r/min速度下搅拌30min。
性能参数：
1、堵漏浆流变性评价
室温条件下，按照堵漏浆配制方法配制好堵漏浆后，通过Brookfiled粘度计对堵漏浆进行粘度测定，选用转子3#，测定转速100rpm，扭矩控制范围10～100％。室温条件下，通过36×60×60mm净浆流动度试模对堵漏浆流动度进行测量。
表2 25℃条件下堵漏浆粘度及流动度
样品 粘度cP 流动度，cm 泵送性
实施例1 226 26 可泵送
实施例2 259 26 可泵送
实施例3 336 26 可泵送
实施例4 249 26 可泵送
2、堵漏浆高温稳定性评价
室温条件下，按照堵漏浆配制方法配制好堵漏浆后，将堵漏浆在常压条件下，80℃、100℃、120℃、150℃、180℃烘箱内放置6h，对堵漏浆高温稳定性进行评价。
表1固化剂抗高温稳定性评价
3、不同压力条件下堵漏浆固化时间评价
室温条件下，按照堵漏浆配制方法配制好堵漏浆后，堵漏浆在不同压力条件下，在100℃烘箱内候凝，观察堵漏浆固结情况。
表3不同压力条件下堵漏浆固化时间
4、承压封堵能力评价试验
室温条件下，按照堵漏浆配制方法配制好堵漏浆后，施加0.5MPa压力，快速注入T型(5-3)mm漏失通道模拟器中，100℃下候凝90min。
采用CDL-Ⅱ型高温高压堵漏模拟试验仪对油基堵漏浆进行实验评价，用清水对固化后堵漏浆承压封堵能力进行测定。
表4堵漏浆候凝2h后承压封堵能力测试
实施例5
一种压敏型可交联油基钻井液用固化剂，以重量百分比计，由如下配比的原料构成：
包膜剂 10～30份；
固化反应剂 10～30份；
乳化剂 3～10份；
包膜反应剂 10～20份。
所述包膜剂分子式为 中的一种，R分子式为(n≥0)；R1分子式为中的一种。
所述固化反应剂分子式为 中的一种，R分子式为(n≥0)；R1分子式为中的一种，固化反应剂NCO含量为12～15％。
所述的乳化剂为阿拉伯胶。
所述的包膜反应剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，2-丙二醇、1，6-己二醇中的一种。
一种压敏型可交联油基钻井液用固化剂的制备方法，包括如下步骤：
a、将包膜剂、固化反应剂在乙酸乙酯中搅拌均匀后形成溶液1#，备用；
b、在反应瓶中加入水、乳化剂，在搅拌速度3000r/min下搅拌10min；将反应瓶温度升至50℃，向反应瓶内滴加溶液1#和包膜反应剂，30min内滴加完，搅拌速度1000r/min条件下升温至70℃反应1.5h，得到悬浮液，反应完成后用去离子水洗、抽滤，重复操作5～6次，50℃真空烘干得到固化剂。

Claims (6)

1.一种压敏型可交联油基钻井液用固化剂，其特征在于，以重量百分比计，由如下配比的原料构成：
2.根据权利要求1所述的压敏型可交联油基钻井液用固化剂，其特征在于：所述包膜剂分子式为 中的一种，R分子式为R1分子式为中的一种。
3.根据权利要求2所述的压敏型可交联油基钻井液用固化剂，其特征在于：所述固化反应剂分子式为 中的一种，R分子式为R1分子式为中的一种，固化反应剂NCO含量为12～15％。
4.根据权利要求3所述的压敏型可交联油基钻井液用固化剂，其特征在于：所述的乳化剂为阿拉伯胶。
5.根据权利要求4所述的压敏型可交联油基钻井液用固化剂，其特征在于：所述的包膜反应剂为1，4-丁二醇、乙二醇、1，2-丙二醇、1，6-己二醇中的一种。
6.根据权利要求1所述的压敏型可交联油基钻井液用固化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将包膜剂、固化反应剂在乙酸乙酯中搅拌均匀后形成溶液1#，备用；
b、在反应瓶中加入水、乳化剂，在搅拌速度3000r/min下搅拌10min；将反应瓶温度升至50℃，向反应瓶内滴加溶液1#和包膜反应剂，30min内滴加完，搅拌速度1000r/min条件下升温至70℃反应1.5h，得到悬浮液，反应完成后用去离子水洗、抽滤，重复操作5～6次，50℃真空烘干得到固化剂。
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