CN114874375A - 一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂及制备方法 - Google Patents
一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂,由如下重量份数的组分组成:10‑20份苯乙烯、1‑10份2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、2‑6份甲基丙烯酸月桂酯、1‑5份二乙烯基苯、1‑5份N‑乙烯基吡咯烷酮、0.05‑0.1份引发剂过硫酸钾、0.5‑2份pH值调节剂和120‑130份水。本发明通过无皂乳液聚合方法制形成微球乳液,工艺简单,聚合速度快,产品质量稳定,且乳液体系粘度低、分散稳定,使共聚物微球能在钻井液中良好分散,抗温达230℃,具有良好的抗高温封堵效果,同时具有耐高盐性,而且不影响钻井液的流变性。
Description
技术领域
本发明涉及钻井技术领域,具体地,涉及一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂及制备方法。
背景技术
作为一种战略资源,石油天然气对一个国家的经济安全和稳定发展有着重要影响。井漏是钻井工程中一种常见的井下复杂情况。一旦发生漏失,不仅延误钻井时间,损失钻井液,还可能发生井壁失稳,导致井塌、卡钻等一系列复杂情况与事故,甚至导致井眼报废,造成重大的经济损失。目前治理渗透性漏失的有效办法主要是采用随钻堵漏技术,即在钻井液中加入一定量的随钻封堵材料,以形成较好的封堵层,从而实现随钻即堵防漏。
我国深部油气资源丰富,现有钻井液柔性封堵剂容易在深部地层高温高盐环境下大量失效,引发大量井塌、卡钻等重大安全事故造,成严重经济损失。刚性材料如二氧化硅、碳酸钙等抗超高温高盐能力强,但不能有效与地层中孔隙、裂缝的形状与尺寸相匹配,封堵效果不佳。沥青类封堵剂抗超高温高盐能力及自适应地层孔隙、裂缝能力强,但环保性差。
中国专利文献(CN113292973A)公布了一种抗高温二氧化硅接枝叔胺纳米封堵剂,该封堵剂能在150℃条件下提升钻井液封堵性能;中国专利文献(CN109439298A)公布了一种抗高温抗钙保护油气储层的水基钻井液封堵剂,该封堵剂能在200℃、1%CaCl2条件下表现出良好的封堵性能;中国专利文献(CN110105941A)公布了一种高温水基钻井液用碳微球封堵剂,能在200℃条件下保持稳定;中国专利文献(CN106978154A)公布了一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂,可以满足220℃下干热岩钻探需求。但上述封堵剂均未表现出在更高温度或加入NaCl条件下的封堵能力,不能满足超高温高盐钻井的需要。
因此,亟需研制一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂及制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂,由如下重量份数的组分组成:10-20份苯乙烯、1-10份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-6份甲基丙烯酸月桂酯、1-5份二乙烯基苯、1-5份N-乙烯基吡咯烷酮、0.05-0.1份引发剂过硫酸钾、0.5-2份pH值调节剂和120-130份水。
根据本发明优选的,一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂,由如下重量份数的组分组成:14-17份苯乙烯、3-6份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-4份甲基丙烯酸月桂酯、1-3份二乙烯基苯、1-3份N-乙烯基吡咯烷酮、0.08-0.1份引发剂过硫酸钾、0.8-1.5份pH值调节剂和120-130份水。
根据本发明优选的,pH值调节剂为NaOH。
上述抗230℃高温耐盐自适应封堵剂的制备方法,包括步骤如下:
1)按配方,称取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,加入水中,搅拌至充分分散,加入pH值调节剂调节pH至7-8,然后加入N-乙烯基吡咯烷酮,搅拌至充分分散;
2)保持搅拌,用氮气除氧30分钟,得混合液1;
3)按配方,称取苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯和二乙烯基苯,搅拌至混合充分后,使用NaOH溶液洗去阻聚剂MEHQ;得混合液2;
4)将混合液2逐滴加入混合液1中,保持搅拌加热至60-70℃,加入引发剂过硫酸钾,通氮气反应4-6h;
5)反应结束后,保持搅拌,停止加热,温度降至30-40℃,即得抗230℃高温耐盐自适应封堵剂。
本发明的自适应封堵剂抗温达230℃,使钻井液的API滤失量降低25%,砂床堵漏实验侵入深度降低75%,钻井液能在230℃、35%NaCl条件下发挥有效的封堵作用。
根据本发明,上述抗230℃高温耐盐自适应封堵剂在深井超深井钻井液中应用,封堵剂加入量为钻井液质量的1%-2%,起到优良的封堵作用。
本发明的技术特点及有益效果如下:
1、本发明的抗230℃高温耐盐自适应封堵剂是由苯乙烯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸月桂酯、二乙烯基苯、N-乙烯基吡咯烷酮聚合制得的一种共聚物微球分散乳液,具有在高温高盐条件下良好分散和封堵的性能,可以起到在超高温、高盐条件下有效封堵的作用。封堵剂分子链中含有酰胺基团、磺酸基团等基团具有强亲水性,苯环的存在提高了分子的抗高温能力,长烷基链可以在水中形成疏水缔合结构提高处理剂的抗盐能力。乳液中的聚合物微球在钻井液中良好分散,可以进入漏失通道,自动填充,形成具有抗冲刷和抗破穿能力的封堵层,增强钻井液在高温高盐下的封堵性能。本发明的封堵剂抗温达230℃,具有良好的抗高温封堵效果,同时具有耐高盐性,而且不影响钻井液的流变性。
2、本发明的封堵剂混合液1与混合液2混合均匀后,在引发剂下通过无皂乳液聚合方法制形成微球乳液,工艺简单,聚合速度快,产品质量稳定,且乳液体系粘度低、分散稳定,使共聚物微球能在钻井液中良好分散,对钻井液流变性能影响小。
附图说明
图1为抗230℃高温耐盐自适应封堵剂的外观照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例中所用的材料如无特殊说明的均可从商业途径获得。
实施例1
抗230℃高温耐盐自适应封堵剂的制备方法:
1)称取3份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,加入装有130份水的烧瓶中,搅拌至充分分散,pH值调节剂NaOH调节PH至7-8,然后加入1份N-乙烯基吡咯烷酮,搅拌至充分分散;
2)将步骤1)的液体加入烧瓶,保持搅拌,用氮气除氧30分钟。
3)称取15份苯乙烯、2份甲基丙烯酸月桂酯、2份二乙烯基苯,搅拌至混合充分后,使用NaOH溶液洗去阻聚剂;
4)将3)中液体逐滴加入步骤2)烧瓶中,保持搅拌加热至70℃;加入0.1份引发剂过硫酸钾,通氮气反应5h;
5)反应结束后,保持搅拌,停止加热,待温度降至30-40℃后,将内容物倒出,即得抗230℃高温耐盐自适应封堵剂A1。得到的封堵剂外观照片如图1所示,通过图1可以看出,封堵剂为分散稳定的乳液。
实施例2
抗230℃高温耐盐自适应封堵剂的制备方法:
1)称取8份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,加入装有130份水的烧瓶中,搅拌至充分分散,pH值调节剂NaOH调节PH至7-8,然后加入2份N-乙烯基吡咯烷酮,搅拌至充分分散;
2)将步骤1)的液体加入烧瓶,保持搅拌,用氮气除氧30分钟。
3)称取10份苯乙烯、2份甲基丙烯酸月桂酯、1份二乙烯基苯,搅拌至混合充分后,使用NaOH溶液洗去阻聚剂;
4)将3)中液体逐滴加入步骤2)烧瓶中,保持搅拌加热至70℃;加入0.1份引发剂过硫酸钾,通氮气反应6h;
5)反应结束后,保持搅拌,停止加热,待温度降至30-40℃后,将内容物倒出,即得抗230℃高温耐盐自适应封堵剂A2。
应用实验例:
1、钻井液F1:将4份重量份钠基膨润土加入到100份水中,高速搅拌20min后室温静置养护24h,将膨润土浆再搅拌20min,加入2份A1。
2、钻井液F2::将4份重量份钠基膨润土加入到100份水中,高速搅拌20min后室温静置养护24h,将膨润土浆再搅拌20min,加入2份A2。
3、钻井液F3:将4份重量份钠基膨润土加入到100份水中,高速搅拌20min后室温静置养护24h,将膨润土浆再搅拌20min,加入2份A1,再加入重量35%的NaCl。
4、钻井液F1:将4份重量份钠基膨润土加入到100份水中,高速搅拌20min后室温静置养护24h,将膨润土浆再搅拌20min,加入2份A2,再加入重量35%的NaCl。
5、钻井液DF1:将4份重量份钠基膨润土加入到100份水中,高速搅拌20min后室温静置养护24h,将膨润土浆再搅拌20min,不加封堵剂。
6、钻井液DF2:将4份重量份钠基膨润土加入到100份水中,高速搅拌20min后室温静置养护24h,将膨润土浆再搅拌20min,不加封堵剂,加入重量35%的NaCl。
7、钻井液DF3:将4份重量份钠基膨润土加入到100份水中,高速搅拌20min后室温静置养护24h,将膨润土浆再搅拌20min,加入2份聚苯乙烯微球封堵剂。
8、钻井液DF4:将4份重量份钠基膨润土加入到100份水中,高速搅拌20min后室温静置养护24h,将膨润土浆再搅拌20min,加入2份聚苯乙烯微球封堵剂,再加入重量35%的NaCl。
上述聚苯乙烯微球封堵剂是按如下方法制得:
1)称取15份苯乙烯,使用NaOH溶液洗去阻聚剂,逐滴加入装有130份水的烧瓶中,保持搅拌,用氮气除氧30分钟;
2)保持搅拌加热至70℃,加入0.05-0.1份引发剂过硫酸钾,通氮气反应12h。
4)反应结束后,保持搅拌,停止加热,待温度降至30-40℃后,将内容物倒出烧瓶,所得即为聚苯乙烯微球封堵剂。
实验结果:
分别取400mL上述钻井液F1-F4和DF1-DF2,在5000rpm下搅拌20min后,装入老化罐,放入滚子炉中,在230℃下,恒温滚动16小时后,取出冷却至室温,再在5000rpm下搅拌20min,然后按照GB/T16783.1-2006分别测定上述钻井液的表观粘度(AV,mPa.s)、塑性粘度(PV,mPa.s)、动切力(YP,Pa)、中压API失水(FLAPI,mL),结果见表1。
表1钻井液性能测试
通过表1的数据可以看出,当在钻井液中采用本发明的自适应封堵剂时,API滤失量能够降低25%,砂床堵漏实验侵入深度降低75%,钻井液能在230℃、35%NaCl条件下有效封堵80-100目砂床。而现有的聚苯乙烯微球封堵剂在230℃、35%NaCl条件下已失效,无法形成封堵,而本发明的自适应封堵剂能在230℃、35%NaCl的条件下发挥有效的封堵作用。
综上,本发明的抗超高温高盐自适应封堵剂可以在高温高盐条件下有效提高钻井液封堵性能,满足深层、超深层钻井的需要。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,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,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种抗230℃高温耐盐自适应封堵剂,由如下重量份数的组分组成:10-20份苯乙烯、1-10份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-6份甲基丙烯酸月桂酯、1-5份二乙烯基苯、1-5份N-乙烯基吡咯烷酮、0.05-0.1份引发剂过硫酸钾、0.5-2份pH值调节剂和120-130份水。
2.根据权利要求1所述的封堵剂,其特征在于,由如下重量份数的组分组成:14-17份苯乙烯、3-6份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-4份甲基丙烯酸月桂酯、1-3份二乙烯基苯、1-3份N-乙烯基吡咯烷酮、0.08-0.1份引发剂过硫酸钾、0.8-1.5份pH值调节剂和120-130份水。
3.根据权利要求1所述的封堵剂,其特征在于,pH值调节剂为NaOH。
4.权利要求1所述的抗230℃高温耐盐自适应封堵剂的制备方法,包括步骤如下:
1)按配方,称取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,加入水中,搅拌至充分分散,加入pH值调节剂调节pH至7-8,然后加入N-乙烯基吡咯烷酮,搅拌至充分分散;
2)保持搅拌,用氮气除氧30分钟,得混合液1;
3)按配方,称取苯乙烯、甲基丙烯酸月桂酯和二乙烯基苯,搅拌至混合充分后,使用NaOH溶液洗去阻聚剂MEHQ;得混合液2;
4)将混合液2逐滴加入混合液1中,保持搅拌加热至60-70℃,加入引发剂过硫酸钾,通氮气反应4-6h;
5)反应结束后,保持搅拌,停止加热,温度降至30-40℃,即得抗230℃高温耐盐自适应封堵剂;
本发明的自适应封堵剂抗温达230℃,使钻井液的API滤失量降低25%,砂床堵漏实验侵入深度降低75%,钻井液能在230℃、35%NaCl条件下发挥有效的封堵作用。
5.权利要求1所述的抗230℃高温耐盐自适应封堵剂在深井超深井钻井液中应用,封堵剂加入量为钻井液质量的1%-2%,起到优良的封堵作用。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,钻井液能在230℃、35%NaCl条件下发挥有效的封堵作用。
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