一種防塌封堵劑及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種防塌封堵劑及其制備方法和應(yīng)用，制備所述防塌封堵劑的方法是在使用反相懸浮聚合法合成聚合物微球的水相中添加無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體，以制備含有聚合物微球的防塌封堵劑。本發(fā)明專利技術(shù)提供的防塌封堵劑可直接加入水基鉆井液中使用；防塌封堵劑中的聚合物微球的粒徑為2μm?300μm。本發(fā)明專利技術(shù)提供的防塌封堵劑抗溫性能良好，并且具有良好的防塌作用，能有效抑制粘土的水化分散；具有較好的彈性，可以有效降低鉆井液的API濾失量和砂床侵入深度，對(duì)不同形狀和尺寸的孔喉起到良好的封堵作用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種防塌封堵劑及其制備方法和應(yīng)用
本專利技術(shù)屬于油田開采
，具體涉及一種防塌封堵劑及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)問(wèn)題是鉆井工程中最常遇到且最難解決的井下復(fù)雜情況之一，該問(wèn)題在世界許多油田都存在，也一直沒(méi)有得到很好的解決。防塌鉆井液技術(shù)一直是泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定技術(shù)的重要研究方向。防塌封堵劑是構(gòu)成防塌鉆井液的基礎(chǔ)，封堵粒子的加入可以對(duì)泥頁(yè)巖地層中的微裂縫進(jìn)行物理封堵，從而截?cái)嚆@井液液相進(jìn)入地層的通道，阻止壓力的傳遞，達(dá)到提高地層承壓能力、穩(wěn)定井壁和防止井漏的目的。目前常用的鉆井液防塌封堵劑主要有瀝青類、多元醇類和細(xì)目碳酸鈣類，這些鉆井液防塌封堵劑在一定條件下都具有良好的封堵效果。但瀝青類封堵劑具有較高的熒光級(jí)別，在探井中使用會(huì)受到限制，僅限于在低環(huán)保要求地區(qū)的生產(chǎn)井中使用；陽(yáng)離子乳化瀝青類對(duì)鉆井液性能影響大，可變形性大，彈性及剛性差，封堵性能較差，承壓能力低；聚合醇類的部分產(chǎn)品易起泡、易引起鉆井液黏度大幅升高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為克服上述問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的是提供一種防塌封堵劑的制備方法。本專利技術(shù)的另一目的是提供一種由上述方法制得的防塌封堵劑。本專利技術(shù)的又一目的是提供一種上述防塌封堵劑在水基鉆井液中的應(yīng)用。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供了一種防塌封堵劑的制備方法，該方法是在使用反相懸浮聚合法合成聚合物微球的水相中添加無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體，以制備含有聚合物微球的防塌封堵劑；在所述反相懸浮聚合法的反應(yīng)體系中，水相中的有機(jī)單體包括第一有機(jī)單體和第二有機(jī)單體；所述第一有機(jī)單體包括丙烯酸和丙烯酰胺中的一種或兩種的組合；所述第二有機(jī)單體包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和N-乙烯基吡咯烷酮中的一種或幾種的組合；所述無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體包括碳酸鈣、石英或玻璃；所述無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體的粒徑為1-100微米。本專利技術(shù)提供的防塌封堵劑的制備方法采用了在反相懸浮聚合制備微球聚合物的水相中添加無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體的方案，使制得的微球產(chǎn)品在形態(tài)、彈性以及強(qiáng)度等方面都與防塌封堵劑的各方面性能要求相符。因此，該方法制得的防塌封堵劑具有良好的防塌作用，而且彈性好可以有效降低鉆井液的API濾失量和砂床侵入深度，對(duì)不同形狀和尺寸的孔喉起到良好的封堵作用。在上述方法中，如何添加無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體是關(guān)鍵步驟，本專利技術(shù)提供的方法是在進(jìn)行聚合反應(yīng)前的水相中加入無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體，這樣可以使無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體分散于水相中，當(dāng)水相被加入油相后，無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體也會(huì)被包裹入進(jìn)行反應(yīng)的水相微粒中。在此基礎(chǔ)上，由于無(wú)機(jī)硬質(zhì)材料的存在可減少聚合過(guò)程中微球之間的粘接機(jī)會(huì)，從而獲得形態(tài)和粒徑好的微球產(chǎn)品；而且無(wú)機(jī)硬質(zhì)材料也存在被微球包裹在內(nèi)或鑲?cè)胛⑶虮砻娴臋C(jī)會(huì)，因此制得的產(chǎn)品不僅彈性較高，而且強(qiáng)度也較高。由此可見，特定的加入時(shí)機(jī)，會(huì)使得無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體與反相懸浮聚合法之間產(chǎn)生了顯著的配合協(xié)同作用，因此，可獲得性能優(yōu)異的防塌封堵劑。由于防塌封堵劑需要考慮多方面性能要求，為此，本專利技術(shù)也特別限定了體系的主要反應(yīng)物(有機(jī)單體和無(wú)機(jī)單體)。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，在所述有機(jī)單體中，第一有機(jī)單體的質(zhì)量百分比為50％-80wt％。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，所述碳酸鈣為重質(zhì)碳酸鈣，選自800目重質(zhì)碳酸鈣、1200目重質(zhì)碳酸鈣和1600目重質(zhì)碳酸鈣中的一種或幾種的組合。進(jìn)一步優(yōu)選地，三者之間的混合重量比例為0-2:0-2:0-3。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，有機(jī)單體和無(wú)機(jī)單體的質(zhì)量比為2.5-25:1。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，該方法具體包括以下步驟：將有機(jī)單體、無(wú)機(jī)單體和交聯(lián)劑加入到水中進(jìn)行混合，調(diào)節(jié)pH值到中性，得到水相；將分散劑溶解于有機(jī)溶劑中，得到油相；在加熱和攪拌條件下，將所述水相加入油相中進(jìn)行混合，得到溶液A；將所述引發(fā)劑加入溶液A中，并在聚合溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將有機(jī)溶劑從反應(yīng)體系中分離出去，得到防塌封堵劑。優(yōu)選地，所述油相和水相的質(zhì)量比為1.5-5:1。優(yōu)選地，在所述油相中，分散劑與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為：0.2％-0.9％：1；在所述水相中，所述有機(jī)單體的質(zhì)量濃度為20wt％-45wt％，所述無(wú)機(jī)單體的質(zhì)量濃度為2wt％-8wt％；所述交聯(lián)劑與有機(jī)單體的質(zhì)量比為0.1％-2％：1；所述引發(fā)劑與有機(jī)單體的質(zhì)量比為0.1％-0.5％：1。優(yōu)選地，加熱聚合的條件為25℃-80℃下反應(yīng)1h-8h。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑包括N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯酸二乙二醇酯、異丙醇鋁、醋酸鋅和醋酸鉻中的一種或幾種的組合。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑包括正戊烷、正己烷、正庚烷、環(huán)己烷、環(huán)戊烷、白油、汽油、煤油、液體石蠟、甲苯、二甲苯和四氯化碳中的一種或幾種的組合。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，所述分散劑包括第一分散劑和第二分散劑；所述第一分散劑包括山梨糖醇酐單油酸酯、十八烷基磷酸單酯、十六烷基磷酸單酯和丙烯酸十八烷酯中的一種或幾種的組合；所述第二分散劑包括聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯和十二烷基硫酸鈉中的一種或兩種的組合。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，所述引發(fā)劑包括過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉和偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽中的一種或幾種的組合。在上述防塌封堵劑的制備方法中，優(yōu)選地，該方法還包括在分離出有機(jī)溶劑后，對(duì)液態(tài)的初步產(chǎn)品進(jìn)行洗滌干燥，最終獲得固體防塌封堵劑的步驟。在分離出有機(jī)溶劑后，防塌封堵劑的初步產(chǎn)品為一種無(wú)色或淡黃色粘稠液體，也可以不需要經(jīng)過(guò)洗滌干燥等預(yù)處理，直接加入水基鉆井液中使用。但是，為了運(yùn)輸和保存的方便，可經(jīng)洗滌干燥后，獲得固體防塌封堵劑產(chǎn)品。本專利技術(shù)還提供了通過(guò)上述方法制得的防塌封堵劑，所述防塌封堵劑中的聚合物微球的粒徑為2μm-300μm；優(yōu)選為5μm-200μm。本專利技術(shù)提供的防塌封堵劑抗溫性能良好，并且具有良好的防塌作用，能有效抑制粘土的水化分散；具有較好的彈性，可以有效降低鉆井液的API濾失量和砂床侵入深度，對(duì)不同形狀和尺寸的孔喉起到良好的封堵作用。本專利技術(shù)另提供了上述防塌封堵劑在水基鉆井液中的應(yīng)用。在使用所述防塌封堵劑的液態(tài)狀初步產(chǎn)品時(shí)，加入量?jī)?yōu)選為鉆井液基漿體積的1％-3％。具體實(shí)施方式為了對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本專利技術(shù)的可實(shí)施范圍的限定。實(shí)施例1本實(shí)施例提供了一種防塌封堵劑，其是通過(guò)以下方法制備得到的：將13.5g丙烯酰胺、3g800目碳酸鈣和0.05gN,N’-亞甲基雙丙烯酰胺加到32g蒸餾水中攪拌混合均勻，調(diào)pH值到中性，得到水相；將0.75g十八烷基磷酸單酯溶解于150g環(huán)己烷中，得到油相；將油相置于反應(yīng)容器中，在600轉(zhuǎn)/分下攪拌，通氮?dú)怛?qū)氧30min，同時(shí)升溫至45℃，加入水相，攪拌60min使其混合均勻，得到溶液A；在氮?dú)鈼l件下，將溶液A升溫至50℃，然后滴加4g質(zhì)量濃度為12.5wt％的過(guò)硫酸鉀水溶液，聚合反應(yīng)3h后，將反應(yīng)液冷卻，然后過(guò)濾掉體系中的有機(jī)溶劑，制備得到一種防塌封堵劑(為了便于使用，制成液態(tài)的初步產(chǎn)品即可)。經(jīng)測(cè)試，防塌封堵劑的平均粒徑為120μm。實(shí)施例2本實(shí)施例提供了一種防塌封堵劑，其是通過(guò)以下方法制備得到的：將11.5g丙烯酰胺、2g的2-丙烯酰胺基-2-甲基本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種防塌封堵劑的制備方法，其特征在于，該方法是在使用反相懸浮聚合法合成聚合物微球的水相中添加無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體，以制備含有聚合物微球的防塌封堵劑；在所述反相懸浮聚合法的反應(yīng)體系中，水相中的有機(jī)單體包括第一有機(jī)單體和第二有機(jī)單體；所述第一有機(jī)單體包括丙烯酸和丙烯酰胺中的一種或兩種的組合；所述第二有機(jī)單體包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺、2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸和N?乙烯基吡咯烷酮中的一種或幾種的組合；所述無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體包括碳酸鈣、石英或玻璃；所述無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體的粒徑為1?100微米。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種防塌封堵劑的制備方法，其特征在于，該方法是在使用反相懸浮聚合法合成聚合物微球的水相中添加無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體，以制備含有聚合物微球的防塌封堵劑；在所述反相懸浮聚合法的反應(yīng)體系中，水相中的有機(jī)單體包括第一有機(jī)單體和第二有機(jī)單體；所述第一有機(jī)單體包括丙烯酸和丙烯酰胺中的一種或兩種的組合；所述第二有機(jī)單體包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和N-乙烯基吡咯烷酮中的一種或幾種的組合；所述無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體包括碳酸鈣、石英或玻璃；所述無(wú)機(jī)硬質(zhì)單體的粒徑為1-100微米。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述有機(jī)單體中，第一有機(jī)單體的質(zhì)量百分比為50％-80wt％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸鈣為重質(zhì)碳酸鈣，選自800目重質(zhì)碳酸鈣、1200目重質(zhì)碳酸鈣和1600目重質(zhì)碳酸鈣中的一種或幾種的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述水相中，有機(jī)單體和無(wú)機(jī)單體的質(zhì)量比為2.5-25:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：將有機(jī)單體、無(wú)機(jī)單體和交聯(lián)劑加入到水中進(jìn)行混合，調(diào)節(jié)pH值到中性，得到水相；將分散劑溶解于有機(jī)溶劑中，得到油相；在加熱和攪拌條件下，將所述水相加入油相中進(jìn)行混合，得到溶液A；將所述引發(fā)劑加入溶液A中，并在聚合溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將有機(jī)溶劑從反應(yīng)體系中分離出去，得到防塌封堵劑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法還包括在分離出有機(jī)溶劑后，對(duì)液態(tài)的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王立輝，閆麗麗，王建華，王發(fā)云，孫明昊，高珊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司，中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11