本發(fā)明涉及油氣井開采領(lǐng)域，尤其與一種鉆井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

井壁失穩(wěn)問題是世界各國現(xiàn)場工程師經(jīng)常遇到的問題之一，這個問題在頁巖井段表現(xiàn)得尤其突出，世界上90％的井壁穩(wěn)定問題出現(xiàn)在頁巖層。井壁失穩(wěn)的問題使鉆井施工周期大大延長，而且還會對勘探開發(fā)工作造成非常巨大的損失。過去解泥頁巖井段的封堵問題，多釆用泥餅封堵技術(shù)防止井壁坍塌，然而對于致密的硬脆性頁巖地層，伊利石含量高，蒙脫石含量少，實際上壓力傳遞和裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致強(qiáng)度降低才是破壞的主要原因，靠增加礦化度來提高抑制水化來防止坊塌，實際效果并不大，原因是多場耦合條件下水進(jìn)通道擴(kuò)大，因此還必須靠有效隔斷封堵技術(shù)防塌。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種鉆井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵劑及其制備方法，解決上述現(xiàn)有技術(shù)不足，配有微米級可變形可膠結(jié)成膜粒子，提高鉆井液封堵防塌能力，改善泥餅質(zhì)量，降低濾失量，配伍性良好，抗溫150℃。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用以下技術(shù)：

一種鉆井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵劑，其特征在于，由以下組分原料按照質(zhì)量和100％構(gòu)成：

苯乙烯18～20％

馬來酸酐14.2～16％

丙烯酸酯5～7.5％

引發(fā)劑0.2～0.5％

分子量調(diào)節(jié)劑0.5％～1％

表面活性劑3～6％

穩(wěn)定劑5～8％

改性納米碳酸鈣1％

除氧劑0.5～2％

消泡劑0.5～2％

余量為溶劑水。

所述原料均為工業(yè)級。

所述乳化劑為松香酸鉀皂。

所述分子量調(diào)節(jié)劑為叔十二碳硫醇。

所述引發(fā)劑為過氧化氫苯甲酰。

所述穩(wěn)定劑為海藻酸鈉。

所述除氧劑為連二亞硫酸鈉。

所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷。

所述溶劑為去離子水或蒸餾水。

一種鉆井液用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟a：按照組分配比將各原料進(jìn)行備料；

步驟b：在1號反應(yīng)釜中依次加入配方量溶劑4/5、乳化劑，升溫至50～70℃，攪拌20～30min；

步驟c：再依次加入苯乙烯、馬來酸酐、丙烯酸酯、引發(fā)劑、分子量調(diào)節(jié)劑，升高溫度至70～80℃，反應(yīng)開始計時，1h后停止加熱，降溫；

步驟d：在2號反應(yīng)釜中依次加入配方量溶劑1/5、穩(wěn)定劑、除氧劑、消泡劑、改性納米碳酸鈣，室溫攪拌30～40min；

步驟e：將步驟d得到的混合物緩慢加入1號反應(yīng)釜中，于40～50℃下反應(yīng)2～3h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵劑。

本發(fā)明的有益效果：

配有微納米級可變形可膠結(jié)成膜粒子，既能有效改善鉆井液體系中顆粒級配，又可以在地層巖石表面形成膠膜，有效地阻止自由水滲透進(jìn)入巖石層間距，防止泥頁巖水化。同時，柔性的膠膜還能鑲嵌在微裂縫的縫隙之間，阻止巖石應(yīng)力的傳播，防止井壁坍塌。此外，在與鉆井液中粘土顆、重晶石顆粒、其他高分子聚合物相互作用，經(jīng)過濾失成膠，在泥餅內(nèi)部形成三維立體的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可有效起到拉筋架橋的作用，使得泥餅韌性、強(qiáng)度等都得到明顯提升。該產(chǎn)品與其他處理劑配伍性良好，抗溫可達(dá)150℃，尤其是在淡水基聚合物鉆井液中，由于具有良好的成膜作用，可以抑制粘土顆粒水化分散，因此還具有一定的抑制和降粘作用。該處理劑與其他處理劑配合良好，可用于生產(chǎn)井和探井的各類水基鉆井液體系，尤其針對硬脆性頁巖，破碎性、微裂縫發(fā)育地層，具有顯著的柔性封堵作用，成膜抑制作用，有效保護(hù)井壁。

說明書附圖

圖1為本發(fā)明實施例1的粒徑分布圖。

具體實施方式

實施例1：按照質(zhì)量和100％備料，采用工業(yè)級原料：苯乙烯18％、馬來酸酐14.2％、丙烯酸酯7.5％、過氧化氫苯甲酰0.5％、叔十二碳硫醇1％、松香酸鉀皂6％、海藻酸鈉8％、改性納米碳酸鈣1％、連二亞硫酸鈉2％、聚二甲基硅氧烷2％、余量為離子水。在1號反應(yīng)釜中依次加入配方量離子水4/5、松香酸鉀皂，升溫至50～70℃，攪拌20min；再依次加入苯乙烯、馬來酸酐、丙烯酸酯、過氧化氫苯甲酰、叔十二碳硫醇，升高溫度至70℃，反應(yīng)開始計時，1h后停止加熱，降溫；在2號反應(yīng)釜中依次加入配方量離子水1/5、海藻酸鈉、連二亞硫酸鈉、聚二甲基硅氧烷、改性納米碳酸鈣，室溫攪拌30min；將2號反應(yīng)釜得到的混合物緩慢加入1號反應(yīng)釜中，于40℃下反應(yīng)2h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵劑FDM-1。

實施例2：按照質(zhì)量和100％備料，采用工業(yè)級原料：苯乙烯20％、馬來酸酐16％、丙烯酸酯5％、過氧化氫苯甲酰0.2％、叔十二碳硫醇0.5％、松香酸鉀皂3％、海藻酸鈉5％、改性納米碳酸鈣1％、連二亞硫酸鈉0.5％、聚二甲基硅氧烷0.5％、余量為離子水。在1號反應(yīng)釜中依次加入配方量離子水4/5、松香酸鉀皂，升溫至70℃，攪拌30min；再依次加入苯乙烯、馬來酸酐、丙烯酸酯、過氧化氫苯甲酰、叔十二碳硫醇，升高溫度至80℃，反應(yīng)開始計時，1h后停止加熱，降溫；在2號反應(yīng)釜中依次加入配方量離子水1/5、海藻酸鈉、連二亞硫酸鈉、聚二甲基硅氧烷、改性納米碳酸鈣，室溫攪拌40min；將2號反應(yīng)釜得到的混合物緩慢加入1號反應(yīng)釜中，于50℃下反應(yīng)3h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵劑FDM-1。

實施例3：按照質(zhì)量和100％備料，采用工業(yè)級原料：苯乙烯19％、馬來酸酐15％、丙烯酸酯6％、過氧化氫苯甲酰0.4％、叔十二碳硫醇0.8％、松香酸鉀皂5％、海藻酸鈉6％、改性納米碳酸鈣1％、連二亞硫酸鈉1％、聚二甲基硅氧烷01％、余量為離子水。在1號反應(yīng)釜中依次加入配方量離子水4/5、松香酸鉀皂，升溫至60℃，攪拌25min；再依次加入苯乙烯、馬來酸酐、丙烯酸酯、過氧化氫苯甲酰、叔十二碳硫醇，升高溫度至75℃，反應(yīng)開始計時，1h后停止加熱，降溫；在2號反應(yīng)釜中依次加入配方量離子水1/5、海藻酸鈉、連二亞硫酸鈉、聚二甲基硅氧烷、改性納米碳酸鈣，室溫攪拌35min；將2號反應(yīng)釜得到的混合物緩慢加入1號反應(yīng)釜中，于45℃下反應(yīng)2h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵劑FDM-1。

實施例4：按照質(zhì)量和100％備料，采用工業(yè)級原料：苯乙烯19.5％、馬來酸酐14.5％、丙烯酸酯7％、過氧化氫苯甲酰0.3％、叔十二碳硫醇0.6％、松香酸鉀皂4％、海藻酸鈉7％、改性納米碳酸鈣1％、連二亞硫酸鈉0.9％、聚二甲基硅氧烷1.5％、余量為離子水。在1號反應(yīng)釜中依次加入配方量離子水4/5、松香酸鉀皂，升溫至70℃，攪拌20min；再依次加入苯乙烯、馬來酸酐、丙烯酸酯、過氧化氫苯甲酰、叔十二碳硫醇，升高溫度至80℃，反應(yīng)開始計時，1h后停止加熱，降溫；在2號反應(yīng)釜中依次加入配方量離子水1/5、海藻酸鈉、連二亞硫酸鈉、聚二甲基硅氧烷、改性納米碳酸鈣，室溫攪拌40min；將2號反應(yīng)釜得到的混合物緩慢加入1號反應(yīng)釜中，于50℃下反應(yīng)3h，得到用多元乙烯基高分子乳液成膜封堵劑FDM-1。

測試實施例1～4的FDM-1粒徑分布情況，結(jié)果如下表所示：

如圖1還示出了實施例1在光子相關(guān)法納米激光粒度儀上測試的粒徑分布情況。從上表數(shù)據(jù)和圖1可以看出，F(xiàn)DM-1的粒徑均在產(chǎn)品級微米級別，配有微納米級可變形可膠結(jié)成膜粒子。

清水中加入4％的實施例1～4的FDM-1，測定常溫下的API濾失量和150℃，16h老化后的濾失量，結(jié)果如下表所示

FDM1進(jìn)行130℃、16h老化后的濾失量有升高，但是均不影響成膜情況，均可形成致密膠膜。

在淡水聚胺鉆井液體系中加入2％的FDM-1后體系性能對比如下表所示：

從數(shù)據(jù)看，加入2％的FDM-1有助于降低鉆井液粘度，降低鉆井液濾失量，有助于提高鉆井液沉降穩(wěn)定性。

本發(fā)明配有微納米級可變形可膠結(jié)成膜粒子，既能有效改善鉆井液體系中顆粒級配，又可以在地層巖石表面形成膠膜，有效地阻止自由水滲透進(jìn)入巖石層間距，防止泥頁巖水化。同時，柔性的膠膜還能鑲嵌在微裂縫的縫隙之間，阻止巖石應(yīng)力的傳播，防止井壁坍塌。此外，在與鉆井液中粘土顆、重晶石顆粒、其他高分子聚合物相互作用，經(jīng)過濾失成膠，在泥餅內(nèi)部形成三維立體的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可有效起到拉筋架橋的作用，使得泥餅韌性、強(qiáng)度等都得到明顯提升。該產(chǎn)品與其他處理劑配伍性良好，抗溫可達(dá)150℃，尤其是在淡水基聚合物鉆井液中，由于具有良好的成膜作用，可以抑制粘土顆粒水化分散，因此還具有一定的抑制和降粘作用。該處理劑與其他處理劑配合良好，可用于生產(chǎn)井和探井的各類水基鉆井液體系，尤其針對硬脆性頁巖，破碎性、微裂縫發(fā)育地層，具有顯著的柔性封堵作用，成膜抑制作用，有效保護(hù)井壁。