鑽井液用乳液微球封堵劑及其製備方法與流程
2023-12-05 10:41:01
本發明屬於鑽井液用添加劑領域，具體涉及鑽井液用乳液微球封堵劑及其製備方法。
背景技術：
：井壁失穩一直是困擾石油鑽井領域的一個大問題，該問題一直存在且未能得到很好的解決。90％以上的井壁失穩發生在泥頁巖地層，井壁失穩不但影響鑽井速度與測井、固井質量，還使部分地區無法鑽達目的層，影響勘探目的的實現。對於層理、裂縫發育的泥頁巖地層，為防止井壁失穩，要求鑽井液具有強的封堵性，有效封堵地層層理、裂縫，阻止鑽井液及其濾液進入地層，從而提高地層承壓能力、穩定井壁和防止井漏。然而現有的封堵劑主要是針對在土漿中使用具有較好的降濾失效果；針對無固相鑽井液來說，普通的封堵劑(如：澱粉類、纖維素類、樹脂類等)很難達到降濾失的效果。技術實現要素：本發明所要解決的第一個技術問題是提供鑽井液用乳液微球封堵劑，該封堵劑由下述組分經反相乳液聚合得到，以重量份數計，所述組分包括：白油70～90份，聚甘油單硬脂酸酯5～10份，聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯0.5～2份，N,N-二甲基丙烯醯胺50～70份，蒸餾水100～130份，純鹼10～15份，丙烯酸15～25份，乙烯基三甲氧矽烷2～7份，絡合劑0.2～0.5份，引發劑0.5～1.5份，鏈終止劑0.02～0.05份。優選的，上述鑽井液用乳液微球封堵劑中，以重量份數計，所述組分包括：白油80份，聚甘油單硬脂酸酯7份，聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯1份，N,N-二甲基丙烯醯胺60份，蒸餾水120份，純鹼12份，丙烯酸20份，乙烯基三甲氧矽烷5份，絡合劑0.5份，引發劑1份，鏈終止劑0.05份。其中，上述鑽井液用乳液微球封堵劑中，所述絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉，所述鏈終止劑為亞硝酸鈉。其中，上述鑽井液用乳液微球封堵劑中，所述引發劑為過硫酸鉀或者甲醛合次硫酸氫鈉。本發明所要解決的第二個技術問題是提供上述鑽井液用乳液微球封堵劑的製備方法，該方法包括以下步驟：(1)、油相配製：在常溫條件下，在反應釜中加入白油70～90份，60～70r/min攪拌條件下緩慢依次加入聚甘油單硬脂酸酯5～10份、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯0.5～2份，攪拌30～60min，得到油相，備用；(2)水相配製：在另一反應釜中加入蒸餾水100～130份，開啟攪拌，轉速為60～70r/min，緩慢加入純鹼10～15份，攪拌20～40min，然後依次緩慢加入丙烯酸15～25份、N,N-二甲基丙烯醯胺50～70份、乙烯基三甲氧矽烷2～7份，攪拌50min，得到水相，備用；(3)聚合：將步驟(2)得到的水相緩慢加入到步驟(1)所得油相中，開啟冷卻水攪拌器轉速調至100～110r/min並攪拌20～40min，然後通入氮氣除氧25～35min後，加入引發劑0.5～1.5份、絡合劑0.2～0.5份，33～37℃恆溫反應2.8～3.2h，然後升溫至58～62℃聚合1.6～2.2h；然後關閉氮氣，加入聚合終止劑0.02～0.05份，反應25～35min即得到終產品。其中，上述鑽井液用乳液微球封堵劑的製備方法中，所述絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉，所述鏈終止劑為亞硝酸鈉。其中，上述鑽井液用乳液微球封堵劑的製備方法中，所述引發劑為過硫酸鉀或者甲醛合次硫酸氫鈉。本發明的有益效果是：與普通封堵降濾失劑相比，本發明封堵劑的粒徑在微納米(≤50μm)範圍內，且封堵劑為核殼結構，彈性核使其可以發生微觀塑性變形，外圍親水殼確保了封堵劑的聚結穩定性，從而有效封堵不同量級的微裂隙。另外，本發明產品封堵降濾失效果好，兼具可與潤滑劑相比擬的潤滑效果；並且具有耐溫(180℃)抗鹽作用，配伍性好，適用於淡水、鹽水鑽井完井液；同時還克服了固體產品在使用過程中產生的粉塵對人員的危害。具體實施方式本發明提供了一種鑽井液用乳液微球封堵劑，該封堵劑由下述組分經反相乳液聚合得到，以重量份數計，所述組分包括：白油70～90份，聚甘油單硬脂酸酯5～10份，聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯0.5～2份，N,N-二甲基丙烯醯胺50～70份，蒸餾水100～130份，純鹼10～15份，丙烯酸15～25份，乙烯基三甲氧矽烷2～7份，絡合劑0.2～0.5份，引發劑0.5～1.5份，鏈終止劑0.02～0.05份。優選的，上述鑽井液用乳液微球封堵劑中，以重量份數計，所述組分包括：白油80份，聚甘油單硬脂酸酯7份，聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯1份，N,N-二甲基丙烯醯胺60份，蒸餾水120份，純鹼12份，丙烯酸20份，乙烯基三甲氧矽烷5份，絡合劑0.5份，引發劑1份，鏈終止劑0.05份。其中，上述鑽井液用乳液微球封堵劑中，所述絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉，所述鏈終止劑為亞硝酸鈉，所述引發劑為過硫酸鉀或者甲醛合次硫酸氫鈉。進一步的，本發明還提供了上述鑽井液用乳液微球封堵劑的製備方法，該方法包括以下步驟：(1)、油相配製：在常溫條件下，在反應釜中加入白油70～90份，60～70r/min攪拌條件下緩慢依次加入乳化劑聚甘油單硬脂酸酯5～10份、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯0.5～2份，攪拌30～60min，得到油相，備用；(2)水相配製：在另一反應釜中加入蒸餾水100～130份，開啟攪拌，轉速為60～70r/min，緩慢加入純鹼10～15份，攪拌20～40min，然後依次緩慢加入丙烯酸15～25份、N,N-二甲基丙烯醯胺50～70份、乙烯基三甲氧矽烷2～7份，攪拌50min，得到水相，備用；(3)聚合：將步驟(2)得到的水相緩慢加入到步驟(1)所得油相中，開啟冷卻水攪拌器轉速調至100～110r/min並攪拌20～40min，然後通入氮氣除氧25～35min後，加入引發劑0.5～1.5份、絡合劑0.2～0.5份，33～37℃恆溫反應2.8～3.2h，然後升溫至58～62℃聚合1.6～2.2h；然後關閉氮氣，加入聚合終止劑0.02～0.05份，反應25～35min即得到終產品。其中，上述鑽井液用乳液微球封堵劑的製備方法中，所述絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉，所述鏈終止劑為亞硝酸鈉，所述引發劑為過硫酸鉀或者甲醛合次硫酸氫鈉。更進一步的，本發明還提供了上述鑽井液用乳化微球封堵劑在無固相鑽井液中的應用。採用上述方法製得的鑽井液用乳液微球封堵劑是一種封堵降濾失劑，在無固相鑽井液中具有良好的降濾失效果；本產品採用反相乳液合成技術確保封堵劑的粒徑在微納米範圍(≤50um)內；封堵劑為核殼結構，彈性核使其可以發生微觀塑性變形，外圍親水殼確保了封堵劑的聚結穩定性，從而有效封堵不同量級的微裂隙。本品封堵降濾失效果好兼具可與潤滑劑相比擬的潤滑效果。並且具有耐溫(180℃)抗鹽作用，適用於淡水、鹽水鑽井完井液。以下結合實施例對本發明作進一步解釋和說明，並不因此限制本發明的保護範圍。實施例1鑽井液用乳液微球封堵劑按照以下方法製備得到：(1)油相配製：在常溫條件下，開啟攪拌，轉速為65r/min，在反應釜中加入白油80份，攪拌條件下緩慢依次加入乳化劑聚甘油硬脂酸脂7份、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯1份，攪拌45min，得到油相，備用；(2)水相配製：在另一反應釜中加入蒸餾水120份，開啟攪拌，轉速為65r/min，緩慢加入純鹼12份，攪拌30min，然後依次緩慢加入丙烯酸20份、N,N-二甲基丙烯醯胺60份、乙烯基三甲氧矽烷5份，攪拌50min，得到水相，備用；(3)聚合：將步驟(2)得到的水相緩慢加入到步驟(1)所得油相中，開啟冷卻水攪拌器轉速調至100r/min並高速攪拌30min，然後通入氮氣除氧30min後，加入引發劑甲醛合次硫酸氫鈉1份、絡合劑乙二胺四乙酸二鈉0.5份，35℃恆溫反應3h，然後升溫至60℃聚合2h，然後關閉氮氣，加入聚合終止劑亞硝酸鈉0.05份，反應30min即可得到所生產產品，然後裝桶，取樣檢測，入庫。按照本領域常規檢測方法對上述實施例所得產品(產品粒徑≤50um)進行檢測，檢測結果如表1所示。表1.實施例所得鑽井液用乳液微球封堵劑的性能項目指標要求檢測結果外觀乳白色粘稠狀液體乳白色粘稠狀液體粘附係數降低率≥40％56％常溫濾失量(淡水)≤25mL18mL180℃老化濾失量(淡水)≤28mL17.5mL常溫濾失量(4wt％鹽水)≤25mL21mL180℃老化濾失量(4wt％鹽水)≤28mL19mL實施例2為考察實施例1產品在無固相鑽井液中的降濾失效果，做了以下6組平行試驗，以清水模擬無固相鑽井液，分別加入2wt％的羧甲基纖維素鈉鹽(CMC)、改性澱粉、聚陰離子纖維素鈉、褐煤樹脂、實施例1產品，考察其中壓濾失量。檢測結果見表2，從表2可看出，本專利產品在無固相鑽井液中的降濾失作用，是常規封堵降濾失劑無可比擬的。表2.序號項目中壓濾失量1清水全失2清水+2wt％CMC全失3清水+2wt％改性澱粉全失4清水+2wt％聚陰離子纖維素鈉全失5清水+2wt％褐煤樹脂全失6清水+2wt％實施例1產品18mL以上對本發明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。當前第1頁1 2 3