CN113651915A - 仿生随钻承压堵漏钻井液用凝胶聚合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油气井钻井领域，具体涉及仿生随钻承压堵漏钻井液用凝胶聚合物。所述凝胶聚合物含有酰胺类结构单元、羧酸类结构单元和苯二酚类结构单元；所述酰胺类结构单元选自式(1)和式(2)所示的结构单元中的一种或多种；所述羧酸类结构单元选自式(3)所示的结构单元中的一种或多种；所述苯二酚类结构单元选自式(4)所示的结构单元中的一种或多种。本发明的凝胶聚合物利用仿生学原理，将海洋贻贝具有强粘附效果的邻苯二酚基引入到聚合物吸水凝胶网络中，制备出具有强粘附效果的随钻堵漏颗粒，实现对渗透性漏失的承压封堵，避免封堵层因井筒内压力波动而被冲散失效。

Description

仿生随钻承压堵漏钻井液用凝胶聚合物
技术领域
本发明涉及油气井钻井领域，具体涉及仿生随钻承压堵漏钻井液用凝胶聚合物。
背景技术
井漏不仅会造成钻井液、完井液等钻井流体的大量损失，还会造成非生产时间的增加，从而增加油气井综合建井成本。井漏根据漏失程度可以划分为渗透性漏失、恶性漏失和失返性漏失。一般渗透性漏失由于漏失速率较小，无需停止钻进，可向钻井液中加入随钻堵漏剂，通过正常钻井液循环进入井筒内部，随钻堵漏剂此时通过在井筒漏失通道表面形成致密封堵层来降低漏失通道尺寸，从而降低钻井液漏失速率。当前颗粒类随钻堵漏剂主要分为两种，一种是惰性随钻堵漏剂，另一种是聚合物凝胶颗粒。常规惰性随钻堵漏剂主要可分为颗粒状的核桃壳、坚果壳、碳酸钙颗粒，片状的贝壳、云母片和纤维状的玻璃纤维、锯末等。聚合物凝胶颗粒主要指吸水凝胶类颗粒。惰性随钻堵漏剂具有强度高、不可变形的特点，这有利于在漏失通道内部刚性架桥，但同时也降低了颗粒材料与漏失通道的自由匹配，从而极易出现堵漏材料堆积在漏失通道表面出现“封门”失效或进入漏失通道深处无法有效架桥而“封尾”失效。当井筒内部因为起下钻或开泵引发压力波动时，由于颗粒之间以及颗粒与漏失通道壁面之间粘连效果差，导致颗粒极易被流动的钻井液带出漏失通道、离开井壁，从而造成二次复漏。聚合物吸水凝胶颗粒在加入钻井液后能够通过吸水实现自身体积变化，同时颗粒具有较强的变形能力，从而对不同尺寸的漏失通道具有一定的自适应能力。但同时类似于惰性颗粒材料，由于颗粒之间、颗粒与漏失通道壁面之间粘附效果差，当井筒内压力激动时，颗粒仍易被带回井筒，造成二次复漏。因此，提高随钻颗粒堵漏材料的粘附能力对改善颗粒之间连接效果、增强颗粒在漏失通道的滞留能力对实现随钻堵漏作业成功具有重要理论与现实意义。
发明内容
本发明的目的在于合成一种克服传统惰性堵漏颗粒材料不可变形、漏层尺寸适应性差的缺陷，弥补常规吸水聚合物凝胶颗粒之间、颗粒与漏层通道之间粘附效果差的不足，为了实现上述目的，本发明一方面提供一种适用于堵漏剂的凝胶聚合物，所述凝胶聚合物含有酰胺类结构单元、羧酸类结构单元和苯二酚类结构单元；
所述酰胺类结构单元选自式(1)和式(2)所示的结构单元中的一种或多种；所述羧酸类结构单元选自式(3)所示的结构单元中的一种或多种；所述苯二酚类结构单元选自式(4)所示的结构单元中的一种或多种；
Figure BDA0003231523850000021
Figure BDA0003231523850000031
其中，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C6的烷基；R4选自H、C1-C8的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C6的亚烷基，M为H或碱金属元素；R8和R9各自独立地选自H和C1-C6的烷基，或者R8和R9环合成5-8元环；R13选自H、C1-C6的烷基或C1-C6的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C6的烷基；L1选自C0-C6的亚烷基。
本发明第二方面提供一种适用于堵漏剂的凝胶聚合物的制备方法，该方法包括：在含水溶剂中，在引发剂存在下，将酰胺类单体、羧酸类单体和苯二酚类单体进行溶液聚合反应，其中，所述酰胺类单体选自式(1’)和式(2’)所示的单体中的一种或多种；所述羧酸类单体选自式(3’)所示的单体中的一种或多种；所述苯二酚类单体选自式(4’)所示的单体中的一种或多种；
Figure BDA0003231523850000032
Figure BDA0003231523850000041
其中，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C6的烷基；R4选自H、C1-C8的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C6的亚烷基，M为H或碱金属元素；R8和R9各自独立地选自H和C1-C6的烷基，或者R8和R9环合成5-8元环；R13选自H、C1-C6的烷基或C1-C6的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C6的烷基；L1选自C0-C6的亚烷基。
本发明第三方面提供由上述方法制得的凝胶聚合物。
本发明第四方面提供上述凝胶聚合物在钻井液中作为堵漏剂的应用。
本发明第五方面提供一种含有上述凝胶聚合物作为堵漏剂的水基钻井液。
本发明第六方面提供上述水基钻井液在油气钻井中的应用。
本发明的凝胶聚合物利用仿生学原理，将海洋贻贝具有强粘附效果的邻苯二酚基引入到聚合物吸水凝胶网络中，制备出具有强粘附效果的随钻堵漏颗粒，实现对渗透性漏失的承压封堵，避免封堵层因井筒内压力波动而被冲散失效，提高一次封堵成功率。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供一种适用于堵漏剂的凝胶聚合物，所述凝胶聚合物含有酰胺类结构单元、羧酸类结构单元和苯二酚类结构单元；
所述酰胺类结构单元选自式(1)和式(2)所示的结构单元中的一种或多种；所述羧酸类结构单元选自式(3)所示的结构单元中的一种或多种；所述苯二酚类结构单元选自式(4)所示的结构单元中的一种或多种；
Figure BDA0003231523850000051
其中，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C6的烷基；R4选自H、C1-C8的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C6的亚烷基，M为H或碱金属元素；R8和R9各自独立地选自H和C1-C6的烷基，或者R8和R9环合成5-8元环；R13选自H、C1-C6的烷基或C1-C6的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C6的烷基；L1选自C0-C6的亚烷基。其中，C0亚烷基表示不存在或者连接键，该连接键两端基团直接连接。
优选地R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C4的烷基；R4选自H、C1-C6的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C4的亚烷基，M为H、Na或K；R8和R9各自独立地选自H和C1-C4的烷基，或者R8和R9环合成5-6元环；R13选自H、C1-C4的烷基或C1-C4的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C4的烷基；L1选自C0-C4的亚烷基。
优选地，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H、甲基、乙基或正丙基；R4选自H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、-CH2-SOOM、-CH2CH2-SOOM、-CH2CH2CH2-SOOM、-CH(CH3)CH2-SOOM、-CH2CH(CH3)-SOOM、-C(CH3)2-SOOM、-CH2CH2CH2CH2-SOOM、-CH(CH3)CH2CH2-SOOM、-CH2CH(CH3)CH2-SOOM、-CH2CH2CH(CH3)-SOOM、-C(CH3)2CH2-SOOM或-CH2C(CH3)2-SOOM，M为H、Na或K；R8和R9各自独立地选自H、甲基、乙基或正丙基，或者R8和R9环合以与邻近的酰胺键共同形成5元环或6元环；R13选自H、甲基、乙基、正丙基、羟甲基、2-羟乙基或3-羟丙基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H、甲基、乙基或正丙基；L1选自不存在、-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH2CH2-。
优选地，所述酰胺类结构单元由选自丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基甲酰胺和2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸中的一种或多种单体提供；所述羧酸类结构单元由选自丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种单体提供；所述苯二酚类结构单元由选自3-甲基丙烯酰胺基多巴胺、N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-丙烯酰胺、N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-甲基丙烯酰胺中的一种或多种单体提供。
优选地，所述酰胺类结构单元、羧酸类结构单元和苯二酚类结构单元的摩尔比为1：(0.5-5)：(0.05-5)，优选为1：(0.5-3)：(0.05-3)，更优选为1：(0.5-5)：(0.1-0.5)，更优选为1：(0.7-5)：(0.2-0.5)。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述酰胺类结构单元由丙烯酰胺和N-乙烯基己内酰胺(摩尔比为1:0.5-2)提供，所述羧酸类结构单元由丙烯酸和甲基丙烯酸(摩尔比为1:0.5-2)提供，所述苯二酚类结构单元由3-甲基丙烯酰胺基多巴胺和N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-丙烯酰胺(摩尔比为1:0.5-2)提供。
在本发明的另一种优选的实施方式中，所述酰胺类结构单元由N-乙烯基甲酰胺和2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸(摩尔比为1:0.5-2)提供，所述羧酸类结构单元由丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯(摩尔比为1:0.5-2)提供，所述苯二酚类结构单元由3-甲基丙烯酰胺基多巴胺、N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-丙烯酰胺、N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-甲基丙烯酰胺中的一种或多种单体提供。
优选地，所述凝胶聚合物的重均分子量为50000～250000g/mol，优选为70000～200000g/mol，更优选为100000～150000g/molg/mol，例如可以为120000～145000g/molg/mol。
本发明第二方面提供一种适用于堵漏剂的凝胶聚合物的制备方法，该方法包括：在含水溶剂中，在引发剂存在下，将酰胺类单体、羧酸类单体和苯二酚类单体进行溶液聚合反应，其中，所述酰胺类单体选自式(1’)和式(2’)所示的单体中的一种或多种；所述羧酸类单体选自式(3’)所示的单体中的一种或多种；所述苯二酚类单体选自式(4’)所示的单体中的一种或多种；
Figure BDA0003231523850000081
其中，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C6的烷基；R4选自H、C1-C8的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C6的亚烷基，M为H或碱金属元素；R8和R9各自独立地选自H和C1-C6的烷基，或者R8和R9环合成5-8元环；R13选自H、C1-C6的烷基或C1-C6的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C6的烷基；L1选自C0-C6的亚烷基。
上述基团可根据上文中所描述的结构单元进行选择。
优选地，所述酰胺类单体选自丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基甲酰胺和2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸中的一种或多种单体；所述羧酸类单体选自丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种单体；所述苯二酚类单体选自3-甲基丙烯酰胺基多巴胺、N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-丙烯酰胺和N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-甲基丙烯酰胺中的一种或多种单体；
优选地，所述酰胺类单体、羧酸类单体和苯二酚类单体的摩尔比为1：(0.5-5)：(0.05-5)，优选为1：(0.5-3)：(0.05-3)，更优选为1：(0.5-5)：(0.1-0.5)，更优选为1：(0.7-5)：(0.2-0.5)。
优选地，所述凝胶聚合物的重均分子量为50000～250000g/mol，优选为70000～200000g/mol，更优选为100000～150000g/molg/mol，例如可以为120000～145000g/molg/mol。
根据本发明，所述含水溶剂可以是水，也可以是含有其他对本发明的聚合反应不具有影响的溶剂和水的混合物，优选为水。其用量可以根据本发明所需的聚合物进行适当地调整，优选地，相对于10g的单体总用量，所述含水溶剂的用量为50-300mL。
为了使得溶液聚合反应更为顺利地进行，可以先将含水溶剂和单体进行混合，使得单体溶解，在进行溶液聚合反应。优选地，所述溶液聚合反应的条件包括：温度为50-70℃，时间为3-8h。优选地，所述溶液聚合反应的条件包括：温度为55-65℃，时间为4-6h。其中，所述溶液聚合可以在除氧下进行，例如可以在引入引发剂先，通入氮气等非活泼性气体对反应体系进行除氧，而后再引入引发剂进行聚合反应。
优选地，所述引发剂为偶氮类引发剂，例如为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐等中的一种或多种。所述引发剂的用量可以根据所需进行调节，为了获得更为合适的堵漏剂，优选地，所述引发剂的用量为0.05-1重量％(相对于单体总重量)，优选为0.1-0.5重量％。
本发明第三方面提供由上述方法制得的凝胶聚合物。
本发明第四方面提供上述凝胶聚合物在钻井液中作为堵漏剂的应用。
本发明第五方面提供一种含有上述凝胶聚合物作为堵漏剂的水基钻井液。
另外，作为水基钻井液的本发明的钻井液还可以含有本领域常规的用于水基钻井液中的添加剂，例如，以除去加重剂的水基钻井液的总重量为基准，可以含有1-6重量％的膨润土(例如可以为钠基膨润土和/或钙基膨润土)、0.1-1重量％的抗温降滤失剂(例如可以为改性后腐植酸钠缩聚物(KJAN)、酚醛树脂、磺甲基酚醛树脂、磺甲基褐煤树脂等中的一种或多种)、0.5-3重量％的抗盐降滤失剂(纤维素醚类衍生物(PAC)、淀粉、改性淀粉和羧甲基纤维素等中的一种或多种)、2-6重量％的常规惰性颗粒封堵剂(例如超细碳酸钙、白沥青、市售的封堵剂ZHFD-1等中的一种或多种)、3-6重量％的氯化钾、0.1-0.3重量％的流型调节剂(例如可以为黄原胶)、1-2重量％的超双疏剂(例如可以为CN109337657A、CN108517202A、CN109370549A和CN108165241A等中公开的超双疏材料)，以及加重剂(例如可以为重晶石(例如可以为硫酸钡含量在90重量％以上的重晶石)、有机盐(weigh-1、weigh-2(活性成分为甲酸钾)、weigh-3、有机钠盐GD-WT)等中的一种或多种)以使得水基钻井液获得所需密度，例如为1-3g/cm3。
本发明第六方面提供上述水基钻井液在油气钻井中的应用。
本发明提供的凝胶聚合物利用仿生学原理，将海洋贻贝强粘附基团引入常规吸水凝胶聚合物网络中，形成具有强粘附效果的仿生随钻聚合物颗粒，其具有以下优点：仿生强粘附聚合物凝胶颗粒堵漏剂具有强粘附特性，能够增强堵漏剂颗粒之间、颗粒与漏失通道内壁之间的粘附强度；仿生强粘附聚合物凝胶颗粒堵漏剂的强粘附特性能够提高颗粒在漏失通道中的粘附滞留概率，从而有助于提高封堵层形成速度；仿生强粘附聚合物凝胶颗粒具有吸水量大、可变形的特点，从而对不同尺寸的漏失通道具有一定的自适应性效果。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
该实施例用于示例性地说明本发明的凝胶聚合物及其制备方法。
在100ml蒸馏水中加入3g丙烯酰胺单体，再加入3g丙烯酸单体，最后加入2g的3-甲基丙烯酰胺基多巴胺单体。在30℃搅拌(搅拌速率150r/min)至溶解。通入高纯氮气除去体系中的氧气，通氮气时间30min。之后滴加引发剂偶氮二异丁腈(质量加量0.1重量％，相对于单体总重量)。逐步升温至55℃，反应5h。即可生成聚合物吸水凝胶产物。将产物倒入盛有200ml蒸馏水的烧杯中，搅拌2～5min，之后过滤去除未反应单体。将洗涤后的产物在75℃烘箱中干燥36h，直至恒重。将干燥后的产物通过粉碎机粉碎、分析筛筛分，得到颗粒尺寸为20～40目的仿生改性吸水凝胶聚合物颗粒堵漏剂LC1，该堵漏剂的分子量为76300g/mol。
实施例2
该实施例用于示例性地说明本发明的凝胶聚合物及其制备方法。
在100ml蒸馏水中加入4g总量的丙烯酰胺和N-乙烯基己内酰胺单体(丙烯酰胺和N-乙烯基己内酰胺的摩尔比为1:1)，再加入3g总量的丙烯酸和甲基丙烯酸单体(丙烯酸和甲基丙烯酸的摩尔比为1:1)，最后加入3g总量的3-甲基丙烯酰胺基多巴胺和N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-丙烯酰胺单体(3-甲基丙烯酰胺基多巴胺和N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-丙烯酰胺的摩尔比为1:1)。在30℃搅拌(搅拌速率170r/min)至溶解。通入高纯氮气除去体系中的氧气，通氮气时间30min。之后滴加引发剂偶氮二异丁腈(质量加量0.25重量％，相对于单体总重量)。逐步升温至60℃，反应5.5h。即可生成聚合物吸水凝胶产物。将产物倒入盛有200ml蒸馏水的烧杯中，搅拌2～5min，之后过滤去除未反应单体。将洗涤后的产物在75℃烘箱中干燥40h，直至恒重。将干燥后的产物通过粉碎机粉碎、分析筛筛分，得到颗粒尺寸为20～40目的仿生改性吸水凝胶聚合物颗粒堵漏剂LC2，该堵漏剂的分子量为130000g/mol。
实施例3
该实施例用于示例性地说明本发明的凝胶聚合物及其制备方法。
在100ml蒸馏水中加入4g总量的N-乙烯基甲酰胺和2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸单体(N-乙烯基甲酰胺和2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸的摩尔比为1:1)，再加入3g总量的丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯单体(丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为1:1)，最后加入3g的N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-甲基丙烯酰胺单体。在30℃搅拌(搅拌速率170r/min)至溶解。通入高纯氮气除去体系中的氧气，通氮气时间30min。之后滴加引发剂偶氮二异丁腈(质量加量0.3重量％，相对于单体总重量)。逐步升温至60℃，反应5h。即可生成聚合物吸水凝胶产物。将产物倒入盛有200ml蒸馏水的烧杯中，搅拌2～5min，之后过滤去除未反应单体。将洗涤后的产物在75℃烘箱中干燥36h，直至恒重。将干燥后的产物通过粉碎机粉碎、分析筛筛分，得到颗粒尺寸为20～40目的仿生改性吸水凝胶聚合物颗粒堵漏剂LC3，该堵漏剂的分子量为143000g/mol。
实施例4
该实施例用于示例性地说明本发明的凝胶聚合物及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，3-甲基丙烯酰胺基多巴胺单体的用量为6g，从而得到仿生改性吸水凝胶聚合物颗粒堵漏剂LC4。
实施例5
该实施例用于示例性地说明本发明的凝胶聚合物及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，3-甲基丙烯酰胺基多巴胺单体的用量为1g，从而得到仿生改性吸水凝胶聚合物颗粒堵漏剂LC4。
实施例6
该实施例用于示例性地说明本发明的凝胶聚合物及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，偶氮二异丁腈的用量为0.8重量％，从而得到仿生改性吸水凝胶聚合物颗粒堵漏剂LC6，该堵漏剂的分子量为221000g/mol。
实施例7
该实施例用于示例性地说明本发明的凝胶聚合物及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，偶氮二异丁腈的用量为0.01重量％，从而得到仿生改性吸水凝胶聚合物颗粒堵漏剂LC7，该堵漏剂的分子量为62000g/mol。
对比例1
根据实施例1所述的方法，不同的是，不采用3-甲基丙烯酰胺基多巴胺单体，从而得到聚合物DLC1。
堵漏性能测试例1
为了考察仿生强粘附吸水凝胶颗粒对渗透性漏失的封堵能力，使用71型高温高压滤失仪进行了室内堵漏模拟评价试验。仪器温度控制范围为室温～180℃，压力范围为0MPa～7MPa，仪器所用渗透性漏失的模拟介质为砂盘，失水面积22.6cm2，厚度6.35mm，渗透率级别为3D，平均孔吼级别为20μm。承压能力评价步骤为：
(1)将砂盘模板加入仪器测试杯底部，组合成测试组件。
(2)将300mL配制好的试验用随钻堵漏浆注入测试杯内，关闭测试杯上旋塞，连接加压管线，静置5min。
(3)向测试杯内预加0.5MPa，关闭上下阀杆，给测试杯加温，当仪器达到指定温度后，静置5min，
(4)均匀向测试杯内加压，在30s内使压力达到设定压力。
(5)在设定温度和压力下，先打开下阀杆，放置好量筒，后打开上阀杆，打开气源给测试杯内加入压力1.0MPa，测试1.0MPa下试验浆的瞬时漏失量。若试验浆全部漏失，则可更换砂盘模板或改变实验条件，重新进行试验；若试验浆只漏失一部分体积，则代表随钻堵漏材料具有封堵效果，维持30min。若试验浆未全部漏失，则继续通过气源给测试杯加压，每次加压0.5MPa，维持5min，测试封堵层的承压能力，直至压力达到仪器或气源承压上限或堵漏浆全部漏失为止，记录堵漏浆的最终承压能力。
随钻堵漏剂颗粒堵漏剂粘附能力测试：为了表征随钻堵漏剂在砂盘漏失介质表面的粘附能力，考察堵漏剂在井筒内压力波动情况下(钻井液冲刷、起下钻等工况)的封堵层保持能力，将经过承压封堵实验后砂盘介质取出，使用模拟井筒环空流速的(0.6m/s)的水流贴近且垂直于砂盘中心表面冲刷，记录封堵层完全脱离砂盘表面的时间，时间越长，表示封堵层形成的约致密，与砂盘的粘附效果越好。
堵漏体系针对渗透性漏失的承压测试和抗冲刷时间测试结果见下表。
表1
Figure BDA0003231523850000151
注：基浆是含4重量％膨润土的水基浆。
由表可知，基浆无法封堵渗透率为3D的砂盘，全部漏失，承压能力为0MPa，也并未在砂盘介质表面形成封堵层，因此无法测试抗冲刷时间。本发明制备的仿生随钻承压堵漏材料LC1～LC7能够有效提高体系承压能力，改善颗粒之间、颗粒与漏失通道壁面之间的粘附效果，从而可有效避免因井筒内钻井液冲刷等因素而引发二次漏失的发生。对比例DLC1未经过仿生改性，虽然可以承压，但几乎没有抗冲刷效果，很容易受井内压力波动而失效。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于堵漏剂的凝胶聚合物，其特征在于，所述凝胶聚合物含有酰胺类结构单元、羧酸类结构单元和苯二酚类结构单元；
所述酰胺类结构单元选自式(1)和式(2)所示的结构单元中的一种或多种；所述羧酸类结构单元选自式(3)所示的结构单元中的一种或多种；所述苯二酚类结构单元选自式(4)所示的结构单元中的一种或多种；
式(1)
Figure FDA0003231523840000011
式(2)
Figure FDA0003231523840000012
式(3)
Figure FDA0003231523840000013
式(4)
Figure FDA0003231523840000014
其中，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C6的烷基；R4选自H、C1-C8的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C6的亚烷基，M为H或碱金属元素；R8和R9各自独立地选自H和C1-C6的烷基，或者R8和R9环合成5-8元环；R13选自H、C1-C6的烷基或C1-C6的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C6的烷基；L1选自C0-C6的亚烷基。
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物，其中，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C4的烷基；R4选自H、C1-C6的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C4的亚烷基，M为H、Na或K；R8和R9各自独立地选自H和C1-C4的烷基，或者R8和R9环合成5-6元环；R13选自H、C1-C4的烷基或C1-C4的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C4的烷基；L1选自C0-C4的亚烷基；
优选地，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H、甲基、乙基或正丙基；R4选自H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、-CH2-SOOM、-CH2CH2-SOOM、-CH2CH2CH2-SOOM、-CH(CH3)CH2-SOOM、-CH2CH(CH3)-SOOM、-C(CH3)2-SOOM、-CH2CH2CH2CH2-SOOM、-CH(CH3)CH2CH2-SOOM、-CH2CH(CH3)CH2-SOOM、-CH2CH2CH(CH3)-SOOM、-C(CH3)2CH2-SOOM或-CH2C(CH3)2-SOOM，M为H、Na或K；R8和R9各自独立地选自H、甲基、乙基或正丙基，或者R8和R9环合以与邻近的酰胺键共同形成5元环或6元环；R13选自H、甲基、乙基、正丙基、羟甲基、2-羟乙基或3-羟丙基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H、甲基、乙基或正丙基；L1选自不存在、-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH2CH2-；
优选地，所述酰胺类结构单元由选自丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基甲酰胺和2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸中的一种或多种单体提供；所述羧酸类结构单元由选自丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种单体提供；所述苯二酚类结构单元由选自3-甲基丙烯酰胺基多巴胺、N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-丙烯酰胺和N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-甲基丙烯酰胺中的一种或多种单体提供。
3.根据权利要求1或2所述的凝胶聚合物，其中，所述酰胺类结构单元、羧酸类结构单元和苯二酚类结构单元的摩尔比为1：(0.5-5)：(0.05-5)，优选为1：(0.5-3)：(0.05-3)，更优选为1：(0.5-5)：(0.1-0.5)；
优选地，所述凝胶聚合物的重均分子量为50000～250000g/mol，优选为70000～200000g/mol，更优选为100000～150000g/molg/mol。
4.一种适用于堵漏剂的凝胶聚合物的制备方法，其特征在于，该方法包括：在含水溶剂中，在引发剂存在下，将酰胺类单体、羧酸类单体和苯二酚类单体进行溶液聚合反应，其中，所述酰胺类单体选自式(1’)和式(2’)所示的单体中的一种或多种；所述羧酸类单体选自式(3’)所示的单体中的一种或多种；所述苯二酚类单体选自式(4’)所示的单体中的一种或多种；
式(1’)
Figure FDA0003231523840000031
式(2’)
Figure FDA0003231523840000032
式(3’)
Figure FDA0003231523840000033
式(4’)
Figure FDA0003231523840000034
其中，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C6的烷基；R4选自H、C1-C8的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C6的亚烷基，M为H或碱金属元素；R8和R9各自独立地选自H和C1-C6的烷基，或者R8和R9环合成5-8元环；R13选自H、C1-C6的烷基或C1-C6的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C6的烷基；L1选自C0-C6的亚烷基。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H和C1-C4的烷基；R4选自H、C1-C6的烷基或-L2-SOOM，L2选自C1-C4的亚烷基，M为H、Na或K；R8和R9各自独立地选自H和C1-C4的烷基，或者R8和R9环合成5-6元环；R13选自H、C1-C4的烷基或C1-C4的羟烷基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H或C1-C4的烷基；L1选自C0-C4的亚烷基；
优选地，R1-R3、R5-R7、R10-R12和R14-R16各自独立地选自H、甲基、乙基或正丙基；R4选自H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、-CH2-SOOM、-CH2CH2-SOOM、-CH2CH2CH2-SOOM、-CH(CH3)CH2-SOOM、-CH2CH(CH3)-SOOM、-C(CH3)2-SOOM、-CH2CH2CH2CH2-SOOM、-CH(CH3)CH2CH2-SOOM、-CH2CH(CH3)CH2-SOOM、-CH2CH2CH(CH3)-SOOM、-C(CH3)2CH2-SOOM或-CH2C(CH3)2-SOOM，M为H、Na或K；R8和R9各自独立地选自H、甲基、乙基或正丙基，或者R8和R9环合以与邻近的酰胺键共同形成5元环或6元环；R13选自H、甲基、乙基、正丙基、羟甲基、2-羟乙基或3-羟丙基；R17-R19中至少有两个为羟基，其余基团选自H、甲基、乙基或正丙基；L1选自不存在、-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH2CH2-；
优选地，所述酰胺类单体选自丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基甲酰胺和2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸中的一种或多种单体；所述羧酸类单体选自丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种单体；所述苯二酚类单体选自3-甲基丙烯酰胺基多巴胺、N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-丙烯酰胺和N-[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-2-甲基丙烯酰胺中的一种或多种单体；
优选地，所述酰胺类单体、羧酸类单体和苯二酚类单体的摩尔比为1：(0.5-5)：(0.05-5)，优选为1：(0.5-3)：(0.05-3)，更优选为1：(0.5-5)：(0.1-0.5)；
优选地，所述凝胶聚合物的重均分子量为50000～250000g/mol，优选为70000～200000g/mol，更优选为100000～150000g/molg/mol。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述溶液聚合反应的条件包括：温度为50-70℃，时间为3-8h；
优选地，所述溶液聚合反应的条件包括：温度为55-65℃，时间为4-6h。
7.由权利要求4-6中任意一项所述的方法制得的凝胶聚合物。
8.权利要求1-3和7中任意一项所述的凝胶聚合物在钻井液中作为堵漏剂的应用。
9.一种含有权利要求1-3和7中任意一项所述的凝胶聚合物作为堵漏剂的水基钻井液。
10.权利要求9所述的水基钻井液在油气钻井中的应用。
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