一种抗温耐盐胶乳封堵剂及其制备方法
【专利摘要】一种抗温耐盐胶乳封堵剂，所述胶乳封堵剂由下列原料制备获得，所述原料包括疏水单体、亲水单体、乳化剂、缓冲剂、分子量调节剂、保护剂、引发剂和去离子水；其中，相对于100重量份的所述疏水单体，所述亲水单体的含量为0.5～25重量份，所述乳化剂的含量为0.1～10重量份，所述缓冲剂的含量为0.01～5.5重量份，所述分子量调节剂的含量为0.01～4.5重量份，所述保护剂的含量为0.01～6.9重量份，所述引发剂的含量为0.01～2.3重量份，所述去离子水的含量为67～172重量份。本申请实施方式提供的胶乳封堵剂具有良好的封堵和降失水效果，且耐高压抗高温，形成的泥饼致密，薄而韧。
【专利说明】
一种抗温耐盐胶乳封堵剂及其制备方法
技术领域
[0001 ]本申请涉及但不限于一种抗温耐盐胶乳封堵剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在钻井过程中，泥页岩井壁失稳是井壁稳定性研究的一个主要课题。泥页岩地层 存在大量的纳米尺度孔径微孔隙，在压差作用下，钻井液中的液相经这些微孔隙进入地层， 使得砂岩透镜体的孔隙压力升高，以及泥页岩的水化效应等因素容易造成钻井发生坍塌导 致钻井复杂事故。因此，在钻井液中加入封堵剂对泥页岩微孔隙进行有效封堵，可以有效降 低甚至消除钻井液在泥页岩地层的漏失，进而降低甚至消除由此而引发的钻井事故。
[0003] 目前常用的钻井液封堵材料颗粒较大，难以对泥页岩的微小孔隙进行有效封堵。 现有的钻井液用纳米封堵剂和胶乳封堵剂，针对泥页岩地层微小孔隙具有良好的封堵性 能。然而在实际应用中发现，此类封堵剂的耐温耐盐性能不足，高温高矿化度的复杂地层条 件容易聚集沉降导致钻井液的性能及稳定性下降，封堵效果不理想。
【发明内容】
[0004] 本申请的目的在于提供一种抗温耐盐胶乳封堵剂及其制备方法，该抗温耐盐胶乳 封堵剂用于钻井液时在尚温尚盐钻井环境下不易破乳、稳定性$父尚。
[0005] 本申请提供了一种抗温耐盐胶乳封堵剂，所述胶乳封堵剂由下列原料制备获得， 所述原料包括疏水单体、亲水单体、乳化剂、缓冲剂、分子量调节剂、保护剂、引发剂和去离 子水;其中，相对于1〇〇重量份的所述疏水单体，所述亲水单体的含量为〇. 5~25重量份，所 述乳化剂的含量为0.1~10重量份，所述缓冲剂的含量为0.01~5.5重量份，所述分子量调 节剂的含量为〇. 〇 1~4.5重量份，所述保护剂的含量为0.01~6.9重量份，所述引发剂的含 量为0.01~2.3重量份，所述去尚子水的含量为67~172重量份。
[0006] 在一个实施方式中，所述胶乳封堵剂具有核/壳结构，其中，所述胶乳封堵剂的粒 子的核包括疏水单体通过自由基聚合而形成的聚合物;所述胶乳封堵剂的粒子的壳包括亲 水单体通过自由基聚合而形成的聚合物。
[0007] 在一个实施方式中，所述疏水单体通过自由基聚合而形成的聚合物的玻璃化温度 为-15°C ~99°C。
[0008] 在一个实施方式中，所述疏水单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲 基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸异辛 酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸十八碳酯和甲基丙烯酸月桂酯中的一种或多种。
[0009] 在一个实施方式中，所述亲水单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯腈和N，N_二甲基丙烯酰胺 中的一种或多种。
[0010] 在一个实施方式中，所述乳化剂选自阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂。可选地， 所述乳化剂选自脂肪醇氧乙烯醚磺基琥珀酸酯钠盐、脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇氧乙 烯醚硫磺酸盐、脂肪醇烷基氧乙烯醚磷酸盐、异构醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、脂肪醇醚嵌段 共聚物和甜菜碱型表面活性剂中的一种或多种。
[0011] 在一个实施方式中，所述缓冲剂为碳酸氢钠。
[0012] 在一个实施方式中，所述分子量调节剂选自十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、四氯 化碳、三乙胺和正丁硫醇中的一种或多种。
[0013] 在一个实施方式中，所述保护剂选自聚乙二醇和/或聚乙烯吡咯烷酮。
[0014] 在一个实施方式中，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、 叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰和抗坏血酸中的一种或多种。
[0015] 在一个实施方式中，所述胶乳封堵剂的平均粒径为150nm~350nm。
[0016] 本申请还提供了上述抗温耐盐胶乳封堵剂的制备方法，所述方法包括:将10~100 重量份的疏水单体、〇~20重量份亲水单体、0.05~5重量份乳化剂和20.1~50.6重量份去 离子水混合搅拌制成第一混合液；
[0017] 将剩余重量份的疏水单体、剩余重量份的亲水单体、0.03~3重量份乳化剂和11.4 ~50.2重量份去离子水混合搅拌制成第二混合液；
[0018] 将3.4~8.6重量份去离子水和全部引发剂混合制备第三混合液；
[0019] 将缓冲剂、分子量调节剂、保护剂和剩余的去离子水、乳化剂加入到反应器中混合 均匀。将反应器升温至75°C，在惰性气氛和搅拌下，开始滴加所述第一混合液或所述第二混 合液，并同时开始第一次滴加所述第三混合液；当所述第一混合液或所述第二混合液滴加 完毕后，将反应器升温至80°C，开始加入所述第二混合液或所述第一混合液并同时开始滴 加余量所述第三混合液;所述第二混合液或所述第一混合液滴加完毕后，在90°C保温2.5h;
[0020] 第一次滴加的所述第三混合溶液与第二次滴加的所述第三混合溶液的重量比为 0.3~2.1:1;
[0021]调节所得胶乳封堵剂的pH约为7。
[0022] 本申请还提供了上述抗温耐盐胶乳封堵剂的制备方法，所述方法包括:将100重量 份的疏水单体、〇. 5~25重量份亲水单体、0.1~10重量份乳化剂和31.5~100.8重量份去离 子水混合搅拌制成混合液;取90 %的所述混合液作为第二混合液；
[0023] 向上述剩余的所述混合液中加入16重量份去离子水并搅拌均匀作为第一混合液； [0024]将3.4~8.6重量份去离子水和全部引发剂混合制备第三混合液；
[0025] 将缓冲剂、分子量调节剂、保护剂和剩余的去离子水、乳化剂加入到反应器中混合 均匀。将反应器升温至75°C，在惰性气氛和搅拌下，开始滴加所述第一混合液或所述第二混 合液，并同时开始第一次滴加所述第三混合液；当所述第一混合液或所述第二混合液滴加 完毕后，将反应器升温至80°C，开始加入所述第二混合液或所述第一混合液并同时开始滴 加余量所述第三混合液;所述第二混合液或所述第一混合液滴加完毕后，在90°C保温2.5h;
[0026] 第一次滴加的所述第三混合溶液与第二次滴加的所述第三混合溶液的重量比为 0.3~2.1:1;
[0027]调节所得胶乳封堵剂的pH约为7。
[0028]本申请实施方式提供的抗温耐盐胶乳封堵剂，较一般的聚合物胶乳具有更好的抗 温、耐盐能力，这是由于:疏水单体、亲水单体和所述乳化剂与其他组分相配合可以提供聚 合物热稳定性、提供电荷和空间双重保护作用；另一方面，该胶乳封堵剂核/壳结构的外层 为亲水单体壳层，其不仅具有很强的耐水解性能，可以提高胶乳粒子表层的水化层厚度;而 且亲水单体可以提高胶乳粒子表面电荷密度和电势，从而改善聚合物胶乳的抗盐耐温性。
[0029] 具体地，本申请实施方式提供的钻井液用抗温耐盐胶乳封堵剂，在钻井液作业温 度范围内，该胶乳封堵剂是一种橡胶态微球，具有高弹性，在外部压差作用下，易被挤入岩 层微小孔隙，进行有效封堵;进一步地，本申请实施方式提供的胶乳封堵剂是一种核/壳结 构的胶乳封堵剂，其外层为亲水聚合物，其所具有的功能基团，能够与其它聚合物、岩层及 膨润土形成氢键等相互作用，增强胶乳在粘土或岩石上的作用，使泥饼更加坚韧致密，极大 地降低滤失量，从而防止了由此造成的井壁坍塌、井眼缩小及钻井液发生稠化的问题。因 此，本申请实施方式提供的胶乳封堵剂无论在淡水还是在饱和盐水钻井液中均具有良好的 封堵和降失水效果，且耐高压抗高温，形成的泥饼致密，薄而韧。
【附图说明】
[0030] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0031 ]图1是实施例1制备的胶乳封堵剂的粒径分布。
[0032]图2A和2B是实施例1制备的胶乳封堵剂的不同放大倍数的TEM图片。
【具体实施方式】
[0033] 下面通过实施例来描述本申请的实施方式，本领域的技术人员应当认识到，这些 具体的实施例仅表明为了达到本申请的目的而选择的实施技术方案，并不是对技术方案的 限制。根据本申请的教导，结合现有技术对本申请技术方案的改进是显然的，均属于本申请 保护的范围。
[0034] 本申请提供了一种抗温耐盐胶乳封堵剂，所述胶乳封堵剂由下列原料制备获得， 所述原料包括疏水单体、亲水单体、乳化剂、缓冲剂、分子量调节剂、保护剂、引发剂和去离 子水；
[0035]其中，相对于100重量份的所述疏水单体，所述亲水单体的含量为0.5~25重量份， 所述乳化剂的含量为〇. 1~10重量份，所述缓冲剂的含量为0.01~5.5重量份，所述分子量 调节剂的含量为〇. 〇 1~4.5重量份，所述保护剂的含量为0.01~6.9重量份，所述引发剂的 含量为0.01~2.3重量份，所述去呙子水的含量为67~172重量份。
[0036] 在本申请实施方式中，所述胶乳封堵剂的粒子具有核/壳结构，其中，所述胶乳封 堵剂的粒子的核包括疏水单体通过自由基聚合而形成的聚合物;所述胶乳封堵剂的粒子的 壳包括亲水单体通过自由基聚合而形成的聚合物。
[0037] 在本申请实施方式中，所述疏水单体通过自由基聚合而形成的聚合物的玻璃化温 度为-15°C~99°C。以便所述胶乳封堵剂的乳胶粒子在地下封堵泥页岩微裂缝时具有橡胶 态的可变形性，从而在钻井液压力下容易被挤入泥页岩微裂缝。
[0038] 单体形成的聚合物的玻璃化温度(Tg)可以通过下式进行理论计算获得：
[0039] 1/Tg=wl/Tgl+W2/Tg2+W3/Tg3+……+ffn/Tgn
[0040] 其中，Wn为第η种单体的质量分数，Tgn为第η种单体对应均聚物的玻璃化温度。
[0041] 需要说明的是，本申请的胶乳封堵剂的疏水单体形成的聚合物的玻璃化温度(Tg) 的计算通过上述公式进行计算。
[0042] 在本申请实施方式中，所述疏水单体可以包括但不限于苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛 酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸十八碳酯和甲基丙烯酸月桂酯中的 一种或多种。
[0043] 在本申请实施方式中，所述亲水单体可以包括但不限于甲基丙烯酸、丙烯酸、2-丙 烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯腈和N，N_二 甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
[0044] 在本申请实施方式中，所述乳化剂可以选自阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂。
[0045] 在本申请实施方式中，所述阴离子乳化剂可以包括但不限于脂肪醇氧乙烯醚磺基 琥珀酸酯钠盐、脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇氧乙烯醚硫磺酸盐和脂肪醇烷基氧乙烯醚 磷酸盐中的一种或多种。
[0046] 在本申请实施方式中，所述非离子乳化剂可以包括但不限于异构醇聚氧乙烯醚、 烷基糖苷、脂肪醇醚嵌段共聚物和甜菜碱型表面活性剂中的一种或多种。
[0047] 在本申请实施方式中，所述缓冲剂可以为本领域技术人员已知的任意一种或多种 缓冲剂，可选地，所述缓冲剂为碳酸氢钠。
[0048] 在本申请实施方式中，所述分子量调节剂可以包括但不限于十二烷基硫醇、叔十 二烷基硫醇、四氯化碳、三乙胺和正丁硫醇中的一种或多种。
[0049]在本申请实施方式中，所述保护剂包括但不限于聚乙二醇和/或聚乙烯吡咯烷酮。 [0050]在本申请实施方式中，所述引发剂可以包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钾、硫酸氢 钠、亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰和抗坏血酸中的一种或多种。
[0051 ]在本申请实施方式中，所述胶乳封堵剂的平均粒径可以为150nm~350nm。
[0052]本申请还提供了一种抗温耐盐胶乳封堵剂的制备方法，所述方法包括：
[0053] 将10~100重量份疏水单体、0~20重量份亲水单体、0.05~5重量份乳化剂和20.1 ~50.6重量份去离子水混合搅拌制成第一混合液；
[0054] 将剩余重量份疏水单体、剩余重量份亲水单体、0.03~3重量份乳化剂和11.4~ 50.2重量份去离子水混合高速搅拌制成第二混合液；
[0055]将3.4~8.6重量份去离子水和全部引发剂混合制备第三混合液；
[0056] 将缓冲剂、分子量调节剂、保护剂和剩余的去离子水、乳化剂加入到反应器中混合 均匀。将反应器升温至75°C，在惰性气氛和一定搅拌转速下，开始滴加所述第一混合液或所 述第二混合液，并同时开始第一次滴加所述第三混合液；当所述第一混合液或所述第二混 合液滴加完毕后，将反应器升温至80°C，开始加入所述第二混合液或所述第一混合液并同 时开始滴加余量所述第三混合液;所述第二混合液或所述第一混合液滴加完毕后，在90 °C 保温2.5h;
[0057] 第一次滴加的所述第三混合溶液与第二次滴加的所述第三混合溶液的重量比为 0.3~2.1:1;
[0058]调节所得胶乳封堵剂的pH约为7。
[0059 ]本申请还提供了一种抗温耐盐胶乳封堵剂的制备方法，所述方法包括：
[0060] 将100重量份的疏水单体、0.5~25重量份亲水单体、0.1~10重量份乳化剂和31.5 ~100.8重量份去离子水混合搅拌制成混合液;取90 %的所述混合液作为第二混合液；
[0061 ]向上述剩余的所述混合液中加入16重量份去离子水并搅拌均匀作为第一混合液； [0062]将3.4~8.6重量份去离子水和全部引发剂混合制备第三混合液；
[0063] 将缓冲剂、分子量调节剂、保护剂和剩余的去离子水、乳化剂加入到反应器中混合 均匀。将反应器升温至75°C，在惰性气氛和搅拌下，开始滴加所述第一混合液或所述第二混 合液，并同时开始第一次滴加所述第三混合液；当所述第一混合液或所述第二混合液滴加 完毕后，将反应器升温至80°C，开始加入所述第二混合液或所述第一混合液并同时开始滴 加余量所述第三混合液;所述第二混合液或所述第一混合液滴加完毕后，在90°C保温2.5h;
[0064] 第一次滴加的所述第三混合溶液与第二次滴加的所述第三混合溶液的重量比为 0.3~2.1:1;
[0065]调节所得胶乳封堵剂的pH约为7。
[0066] 在本申请实施方式中，所述第一次滴加的所述第三混合溶液与第二次滴加的所述 第三混合溶液的重量比在0.3~2.1:1的范围内，能够有效避免所得胶乳封堵剂结块。
[0067] 本申请提供的钻井液用抗温耐盐胶乳封堵剂，在钻井液作业温度范围，本申请实 施方式提供的胶乳封堵剂是一种橡胶态微球，具有高弹性，在外部压差作用下，易被挤入岩 层微小孔隙，进行有效封堵;进一步地，本申请实施方式提供的胶乳封堵剂是一种核壳结构 的胶乳封堵剂，其外层为亲水聚合物，其所具有的功能基团，能够与其它聚合物、岩层及膨 润土形成氢键等相互作用，增强胶乳在粘土或岩石上的作用，使泥饼更加坚韧致密，极大地 地降低滤失量，从而防止了由此造成的井壁坍塌、井眼缩小及钻井液发生稠化。因此，本申 请实施方式提供的胶乳封堵剂无论在淡水还是在饱和盐水钻井液中均具有良好的封堵和 降失水效果，且耐高压抗高温，形成的泥饼致密，薄而韧。
[0068] 下面通过具体实施案以便更加详细的描述本发明。
[0069] 以下实施例中所用试剂均来自市售商品，相同的试剂来源相同。
[0070] 实施例1
[007?]向250ml烧杯中加入以下原料:苯乙稀40g、甲基丙稀酸甲酯30g、丙稀酸丁酯30g、 去离子水35.6g、脂肪醇氧乙烯醚磺基琥珀酸酯钠盐0.75g，烷基糖苷0.55g，高速搅拌得到 第一混合液；
[0072]向50ml带有烧杯中加入以下原料:丙稀酰胺2g，N-乙烯基吡略烧酮3g，乙烯基磺酸 钠5g，脂肪醇氧乙烯醚磺基琥珀酸酯钠盐0.25g，去离子水20. lg，高速搅拌得到第二混合 液；
[0073]向10ml烧杯中加入以下原料:去离子水5g，过硫酸铵0.6g，搅拌均匀后得到第三混 合液；
[0074]向250ml带有搅拌三口反应器中加入以下原料:去离子水15g，烷基糖苷0.3g，碳酸 氢钠0.5g，十二烷基硫醇0. lg，聚乙稀醇0.13g，混合搅拌均勾，升温至75°C，在惰性气氛和 搅拌下向反应器中同时滴加第一混合液和3.7g第三混合溶液，1.5h滴加完毕；
[0075]将上述反应产物升温至80°C，并开始滴加第二混合液，并同时滴加余量第三混合 液，〇.5h后滴加完毕；
[0076] 将反应器升温至90°C，保温2.5h，后降温至40°C，加入氨水调节pH至7,出料。
[0077]上述制备的产品中疏水单体形成的聚合物的玻璃化温度为36°C。
[0078] 用Malvern Mastersizer 2000对实施例1制备的胶乳封堵剂的粒径分布进行测 定，在25°C下将该产品分散在去离子水中静置16h测试，结果如图1曲线1所示。可以看出胶 乳粒径在30nm~600nm之间，平均粒径185nm，适于微裂缝封堵。
[0079]在90°C下将该胶乳封堵剂分散于20%NaCl水溶液中静置16h后测试得到曲线2,对 比曲线1和曲线2,胶乳粒径大小及分布在高温高盐下变化不大，说明该产品具备良好的抗 温耐盐性能。
[0080]采用FEI透射电镜(TEM)观测实施例1所制备的胶乳封堵剂的微观形态，如图2A和 2B所示。从图2A可以看出，实施例1所制备的样品的粒径大小及分布与图1所示曲线1相符。 从图2B可以明显看出由实施例1所制备的胶乳封堵剂具有明显的核/壳结构。
[0081 ] 实施例2
[0082]向100ml烧杯中加入以下原料：甲基丙烯酸甲酯70g、甲基丙烯酸乙酯5g、甲基丙烯 酸丁酯5g，丙烯酸lg，脂肪醇烷基氧乙烯醚磷酸盐0.15g，异构醇聚氧乙烯醚0.12g，去离子 水69g，高速搅拌得到第一混合液；
[0083]向200ml带有烧杯中加入以下原料：甲基丙烯酸甲酯10g、甲基丙烯酸乙酯5g、甲基 丙烯酸丁酯5g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5g，去离子水22g，脂肪醇烷基氧乙烯醚磷酸盐 〇. 3g，异构醇聚氧乙烯醚0.5g，高速搅拌得到第二混合液；
[0084]向50ml烧杯中加入以下原料:去离子水8.5g，过硫酸铵1.2g，搅拌均匀后得到第三 混合液；
[0085]向250ml带有搅拌三口反应器中加入以下原料：碳酸氢钠5.2g，聚乙烯吡咯烷酮 6.4g，叔十二烷基硫醇4.2g，去离子水80g，混合搅拌均勾，升温至75°C，在惰性气氛和搅拌 下，向反应器中同时滴加第一混合液和6.4g第三混合液，1.5h滴加完毕；
[0086] 将上述反应产物升温至80°C，滴加第二混合液，30min加完，保温lOOmin后滴加余 量第三混合液，0.5h滴加完毕；
[0087] 将反应器升温至90°C，保温2.5h，后降温至40°C，加入氨水调节pH至7,出料。
[0088]上述制备产品中的疏水单体形成的聚合物的玻璃化温度为36°C。
[0089]上述制备的产品的粒径分布图和TEM所示的核/壳结构图分别与图1、图2A和2B类 似。
[0090] 实施例3
[0091 ]向100ml烧杯中加入以下原料:苯乙稀40g、丙稀酸异辛酯10g、去离子水35g、脂肪 醇氧乙烯醚硫磺酸盐〇.25g，脂肪醇醚嵌段共聚物0.75g，苯乙烯磺酸1.7、N，N-二甲基丙烯 酰胺1.3g，高速搅拌得到第一混合液；
[0092]向100ml烧杯中加入以下原料：甲基丙烯酸甲酯40g、甲基丙烯酸异辛酯10g、去离 子水35g、脂肪醇氧乙烯醚硫磺酸盐0.25g，脂肪醇醚嵌段共聚物0.75g，苯乙烯磺酸钠1.7、 N，N-二甲基丙烯酰胺1.3g，高速搅拌得到第二混合液；
[0093]向10ml烧杯中加入以下原料:去离子水5g，过硫酸铵0.4g，搅拌得到第三混合液； [0094]向250ml带有搅拌三口反应器中加入以下原料:脂肪醇氧乙烯醚硫磺酸盐0.05g， 脂肪醇醚嵌段共聚物〇.〇5g，去离子水15g，碳酸氢钠 lg，聚乙烯醇1.2g，四氯化碳O.Olg，混 合均匀，升温至80°C，在惰性气氛和搅拌下，向反应器中同时滴加第一混合液和2.7g引发剂 溶液，lh滴加完毕；
[0095] 将上述反应产物液升温至90°C，滴加第二混合液并同时滴加剩余第三混合液后， lh滴加完毕；
[0096] 将反应器升温至90°C，保温2h，后降温至40°C，加入氨水调节pH至7.0,出料。
[0097]上述制备产品中疏水单体形成的聚合物的玻璃化温度为60°C。
[0098]上述制备的产品的粒径分布图和TEM所示的核壳结构图分别与图1、图2A和2B类 似。
[0099] 实施例4
[0100] 制备方法与实施例1的制备方法相同，不同的是，在反应过程中首先滴加第二混合 液和1.9g第三混合液，然后再滴加第一混合液和余量第三混合液。
[0101] 上述制备产品中疏水单体形成的聚合物的玻璃化温度为36°C。
[0102] 上述制备的产品的粒径分布图和TEM所示的核壳结构图分别与图1、图2A和2B类 似。
[0103] 实施例5
[0104] 制备方法与实施例2的制备方法相同，不同的是，在反应过程中首先滴加第二混合 液和3.3g第三混合液，然后再滴加第一混合液和余量第三混合液。
[0105] 上述制备产品中疏水单体形成的聚合物的玻璃化温度为90.9°C。上述制备的产品 的粒径分布图和TEM所示的核壳结构图分别与图1、图2A和2B类似。
[0106] 实施例6
[0107] 制备方法与实施例3的制备方法相同，不同的是，在反应过程中首先滴加第二混合 液和2.7g第三混合液，然后再滴加第一混合液和余量第三混合液。
[0108] 上述制备产品中疏水单体形成的聚合物的玻璃化温度为60°C。上述制备的产品的 粒径分布图和TEM所示的核壳结构图分别与图1、图2A和2B类似。
[0109] 实施例7
[0110] 向250ml烧杯中加入以下原料:苯乙烯65g、甲基丙烯酸十八碳酯18g、甲基丙烯酸 月桂酯17g、去离子水50g、N，N-二甲基丙烯酰胺4g、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12g、脂肪醇 氧乙烯醚磺基琥珀酸酯钠盐3.5g，高速搅拌后，取其中90 %作为第二混合液；
[0111] 向上述剩余混合液中加入16g去离子水并搅拌均匀作为第一混合液；
[0112] 向20ml烧杯中加入以下原料:去离子水8g，过硫酸铵0.8g，搅拌均匀得到第三混合 液；
[0113] 向250ml带有搅拌三口反应器中加入以下原料:去离子水54g，碳酸氢钠0.4g，聚乙 烯醇lg，三乙胺O.lg，正丁硫醇中O.lg，脂肪醇氧乙烯醚磺基琥珀酸酯钠盐0.5g，混合均匀， 升温至75 °C，在惰性气氛和搅拌下，向反应器中同时滴加第一混合液和2.2g第三混合液， 0 · 5h加完；
[0114] 将上述反应液升温至80°C，滴加第二混合液和余下第三混合液，2.5h加完；
[0115] 将反应器升温至90°C，保温2.5h，后降温至40°C，加入氨水调节pH至7.0，出料。
[0116] 上述制备的产品疏水单体形成的聚合物的玻璃化温度为45.6°C。
[0117] 上述制备的产品的粒径分布图和TEM所示的核壳结构图分别与图1、图2A和2B类 似。
[0118] 测试例封堵能力和承压能力评价
[0119] 胶乳封堵剂在基浆的封堵性能评价按照GB/T 16783.1~2014进行。
[0120] 评价方法:在4重量％饱和盐水基浆中加入1 %~3 %本申请实施例1制备的胶乳封 堵剂，在170 °C高温下老化16h，将老化后的封堵浆加入到装有岩心砂盘(渗透率40mD)的高 温高压渗透性封堵仪(PPT)中，密封，用液油施压，记录不同压力和时间下的滤失量，结果见 表1。
[0121 ]表1胶乳封堵剂在饱和盐水基浆中的流变性能 [0122]
[0123] 注1:?1^、卩1^小1^和卩1^分别为3011^11/100(^81、4011^11/150(^81、5011^11/200(^81和 60min/3000psi条件下的封堵仪漏失量；
[0124] 注2 :AV钻井液表观粘度;PV塑性粘度;YP钻井液屈服应力。
[0125] 从表1中可以看出，随着本申请实施例1制备的胶乳封堵剂含量的增大，经170°C高 温老化16h后的饱和盐水基浆滤失量显著降低;加入1%的本申请实施例1的胶乳封堵剂可 使滤失量由76ml降低至41ml，而加入3%的本申请实施例1的胶乳封堵剂可使滤失量降低至 11ml，且承压能力很强，可达到3000psi。
[0126] 综上所述，本申请提供的抗温耐盐胶乳封堵剂的平均粒径在150nm~350nm，具有 良好的抗温耐盐能力和良封堵效果。在加量为2%时，可使4%饱和盐水基浆的失水量从 76mL降至13mL，抗温达170 °C，承压能力达3000ps i。
[0127] 本申请包括但不限于以上实施例，凡是在本申请精神的原则下进行的任何等同替 代或局部改进，都将视为在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种抗温耐盐胶乳封堵剂，所述胶乳封堵剂由下列原料制备获得，所述原料包括疏 水单体、亲水单体、乳化剂、缓冲剂、分子量调节剂、保护剂、引发剂和去离子水； 其中，相对于100重量份的所述疏水单体，所述亲水单体的含量为0.5~25重量份，所述 乳化剂的含量为0.1~10重量份，所述缓冲剂的含量为0.01~5.5重量份，所述分子量调节 剂的含量为〇. 01~4.5重量份，所述保护剂的含量为0.01~6.9重量份，所述引发剂的含量 为0.01~2.3重量份，所述去尚子水的含量为67~172重量份。2. 根据权利要求1所述的抗温耐盐胶乳封堵剂，其中，所述胶乳封堵剂的粒子具有核/ 壳结构，其中，所述胶乳封堵剂的粒子的核包括疏水单体通过自由基聚合而形成的聚合物； 所述胶乳封堵剂的粒子的壳包括亲水单体通过自由基聚合而形成的聚合物。3. 根据权利要求2所述的抗温耐盐胶乳封堵剂，其中，所述疏水单体通过自由基聚合而 形成的聚合物的玻璃化温度为_15°C~99°C。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的抗温耐盐胶乳封堵剂，其中，所述疏水单体选自 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙 烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸十八碳 酯和甲基丙烯酸月桂酯中的一种或多种； 所述亲水单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、苯 乙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯腈和N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。5. 根据权利要求1~3中任一项所述的抗温耐盐胶乳封堵剂，其中，所述乳化剂选自阴 离子乳化剂和/或非离子乳化剂； 可选地，所述乳化剂选自脂肪醇氧乙烯醚磺基琥珀酸酯钠盐、脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐、 脂肪醇氧乙烯醚硫磺酸盐、脂肪醇烷基氧乙烯醚磷酸盐、异构醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、月旨 肪醇醚嵌段共聚物和甜菜碱型表面活性剂中的一种或多种。6. 根据权利要求1~3中任一项所述的抗温耐盐胶乳封堵剂，其中，所述缓冲剂为碳酸 氢钠； 所述分子量调节剂选自十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、四氯化碳、三乙胺和正丁硫醇 中的一种或多种； 所述保护剂选自聚乙二醇和/或聚乙烯吡咯烷酮； 所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢、过氧化 苯甲酰和抗坏血酸中的一种或多种。7. 根据权利要求1~3中任一项所述的抗温耐盐胶乳封堵剂，其中，所述胶乳封堵剂的 平均粒径为150nm~350nm。8. 权利要求1~7中任一项所述的抗温耐盐胶乳封堵剂的制备方法，所述方法包括： 将10~100重量份的疏水单体、0~20重量份亲水单体、0.05~5重量份乳化剂和20.1~ 50.6重量份去离子水混合搅拌制成第一混合液； 将剩余重量份的疏水单体、剩余重量份的亲水单体、0.03~3重量份乳化剂和11.4~ 50.2重量份去离子水混合搅拌制成第二混合液； 将3.4~8.6重量份去离子水和全部引发剂混合制备第三混合液； 将缓冲剂、分子量调节剂、保护剂和剩余的去离子水、乳化剂加入到反应器中混合均 匀;将反应器升温至75°C，在惰性气氛和搅拌下，开始滴加所述第一混合液或所述第二混合 液，并同时开始第一次滴加所述第三混合液；当所述第一混合液或所述第二混合液滴加完 毕后，将反应器升温至80°C，开始加入所述第二混合液或所述第一混合液并同时开始滴加 余量所述第三混合液;所述第二混合液或所述第一混合液滴加完毕后，在90°C保温2.5h; 第一次滴加的所述第三混合溶液与第二次滴加的所述第三混合溶液的重量比为0.3~ 2.1：1； 调节所得胶乳封堵剂的PH约为7。9.权利要求1~7中任一项所述的抗温耐盐胶乳封堵剂的制备方法，所述方法包括： 将100重量份的疏水单体、0.5~25重量份亲水单体、0.1~10重量份乳化剂和31.5~ 100.8重量份去离子水混合搅拌制成混合液;取90 %的所述混合液作为第二混合液； 向上述剩余的所述混合液中加入16重量份去离子水并搅拌均匀作为第一混合液； 将3.4~8.6重量份去离子水和全部引发剂混合制备第三混合液； 将缓冲剂、分子量调节剂、保护剂和剩余的去离子水、乳化剂加入到反应器中混合均 匀;将反应器升温至75°C，在惰性气氛和搅拌下，开始滴加所述第一混合液或所述第二混合 液，并同时开始第一次滴加所述第三混合液；当所述第一混合液或所述第二混合液滴加完 毕后，将反应器升温至80°C，开始加入所述第二混合液或所述第一混合液并同时开始滴加 余量所述第三混合液;所述第二混合液或所述第一混合液滴加完毕后，在90°C保温2.5h; 第一次滴加的所述第三混合溶液与第二次滴加的所述第三混合溶液的重量比为0.3~ 2.1：1； 调节所得胶乳封堵剂的PH约为7。
【文档编号】C08F212/08GK105884954SQ201610424247
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】李文波, 张伟, 刘卫丽, 夏小春, 项涛
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司