一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法，是以苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体与可聚合乳化剂单体为主要原料，去离子水为溶剂，通过乳液聚合而得。本发明水基钻井液用降滤失封堵剂在聚磺、聚合物水基钻井液及烷基糖苷无土相水基钻井液中复配性能良好，在2~3%的加量范围内能够有效控制上述水基钻井液的高温高压滤失量。通过适当引入含有苯环的交联结构，封堵剂抗温能量可达到130 ℃。
【专利说明】一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法，属于油田化学技术领 域。
【背景技术】
[0002] 水基钻井液在实施钻井过程中，高温高压滤失量过大易引起井壁坍塌、滤饼增厚、 甚至发生压差卡钻等井下复杂情况，严重影响工程施工进度。通常国内泥浆监测标准规定 现场钻井液高温高压失水控制在15ml以内为合格，但进一步控制水基钻井液的高温高压 滤失量无疑能够更有效的维持井壁稳定、降低井下复杂事故发生几率。
[0003] 目前，钻井液用降滤失封堵剂大都存在性能差异较大、原料来源标准难以界定、制 备工艺较为复杂或产品性能对pH值变化较为敏感等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种水基钻井液用降滤失封堵剂 的制备方法，解决了现有技术中封堵剂性能差异较大的问题。
[0005] 本发明水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006] (1)将苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的混合物A转移至带回流冷凝和剪切乳化 装置的反应釜中，其中苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的质量比3 :2?2. 5 ;
[0007] (2)配制可聚合乳化剂单体与去离子水的混合物B，其中可聚合乳化剂单体和去 离子水的质量比为1 :20?22,可聚合乳化剂单体与混合物A的质量比为1 :4?5 ;
[0008] (3)将混合物B转移至步骤（1)所述的反应釜中，同时向反应釜中持续通入氮气鼓 泡除氧，开动剪切乳化装置，设定乳化速度为3000?5000r/min、乳化时间为10?15min， 得到乳液C ;
[0009] (4)开动反应釜搅拌装置，控制搅拌速度为300?500r/min，开启反应釜升温装 置，设定温度为75?85 °C ;
[0010] (5)开启回流冷凝装置并持续向反应釜内通入氮气鼓泡除氧，待反应釜内温度达 到75?80°C后，向步骤（3)所得的乳液C中加入质量份数为2?3%的引发剂去离子水溶 液，引发剂用量为乳液C质量的0. 37?0. 43% ;
[0011] (6)反应釜保温密闭反应6?8h后停止搅拌，得到白色乳液即为本发明水基钻井 液用降滤失封堵剂。
[0012] 所述的步骤（1)中的苯乙烯类单体为苯乙烯、二乙烯基苯、甲基苯乙烯、3-甲基苯 乙稀或α-甲基苯乙稀中的任一种或混合。
[0013] 所述的步骤（1)中的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙 烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸苯酯或3-苯甲酰基丙烯酸乙酯中的任一种或混 合。
[0014] 所述的步骤（2)中可聚合乳化剂单体为烯丙基醚磺酸盐、丙烯酰胺烷基磺酸盐、 烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸盐中的任意一种。
[0015] 所述的步骤（5)中引发剂为硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钾-亚硫酸氢钾中的任意 一种。
[0016] 本发明与现有技术相比所具有的优点及效果：
[0017] 取卫383-FP1井烷基糖苷（APG)无土相钻井液（密度I. 38g/cm3)、桥43-1井聚磺 钻井液（密度I. 37g/cm3)和董1井聚合物钻井液（密度I. 30g/cm3)，室温下测试上述钻井 液流变性能、API失水及高温高压滤失性能（上述钻井液均为现场实际施工时采用的钻井 液）。然后再向上述钻井液中加入2?3%的降滤失封堵剂（以聚合物质量计），并调整调 钻井液密度后，再测试其流变性能、API失水及高温高压滤失性能，结果对比见表1。
[0018] 表1数据说明，本发明水基钻井液用降滤失封堵剂在聚磺、聚合物水基钻井液及 烷基糖苷无土相水基钻井液中复配性能良好，在2?3%的加量范围内能够有效控制上述 水基钻井液的高温高压滤失量。通过适当引入含有苯环的交联结构，封堵剂抗温能量可达 到 130°C。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 附图1为分子通式I的降滤失封堵剂的凝胶渗透色谱图。
[0020] 附图2为分子通式II的降滤失封堵剂的凝胶渗透色谱图。
[0021] 附图3为分子通式III的降滤失封堵剂的凝胶渗透色谱图。
【具体实施方式】
[0022] 下面列举具体实施例，以说明本发明所述的产品及其制备过程。
[0023] 实施例1
[0024] 将精制后的15Kg苯乙烯、5Kg丙烯酸甲酯和5Kg丙烯酸丁酯转移至带回流冷凝和 剪切乳化装置的反应釜中，再向该反应釜中加入烯丙基醚磺酸盐的水溶液（其中包含5Kg 烯丙基醚磺酸盐和IlOKg去离子水），通入氮气鼓泡除氧后，常温条件下以3000r/min的转 速剪切乳化15min，持续通入高纯度氮气鼓泡除氧条件下，开动搅拌器，使其搅拌速度控制 在300r/min，开动回流冷凝和升温装置。待反应釜内达到75°C时，向釜内滴加过硫酸铵的 去离子水溶液（其中包含过硫酸铵〇. 6Kg，去离子水30Kg)，通氮保温反应6h后，即得本发 明水基钻井液用降滤失封堵剂I，以下简称降滤失封堵剂I。通过凝胶渗透色谱测试其分 子量（Mw)为426540,分子量分布（Mw/Mn)为2. 02,降滤失封堵剂I的结构如式I所示：
[0025]
【权利要求】
1. 一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤： (1) 将苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的混合物A转移至带回流冷凝和剪切乳化装置 的反应釜中，其中苯乙烯类单体与丙烯酸酯类单体的质量比3 :2~2. 5 ; (2) 配制可聚合乳化剂单体与去离子水的混合物B，其中可聚合乳化剂单体和去离子水 的质量比为1 :20~22,可聚合乳化剂单体与混合物A的质量比为1 :4~5 ; (3) 将混合物B转移至步骤（1)所述的反应釜中，同时向反应釜中持续通入氮气鼓泡除 氧，开动剪切乳化装置，设定乳化速度为3000~5000 r/min、乳化时间为10~15 min，得到乳 液C ; (4) 开动反应釜搅拌装置，控制搅拌速度为300~500 r/min，开启反应釜升温装置，设定 温度为75~85 °C ; (5) 开启回流冷凝装置并持续向反应釜内通入氮气鼓泡除氧，待反应釜内温度达到 75~80 °C后，向步骤（3)所得的乳液C中加入质量份数为2~3%的引发剂去离子水溶液，弓丨 发剂用量为乳液C质量的0. 37~0. 43% ; (6) 反应釜保温密闭反应6~8 h后停止搅拌，得到白色乳液即为本发明水基钻井液用 降滤失封堵剂。
2. 根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法，其特征在于 所述的步骤（1)中的苯乙烯类单体为苯乙烯、二乙烯基苯、甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯或 a-甲基苯乙烯中的任一种或混合。
3. 根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法，其特征在于所 述的步骤（1)中的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、 丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸苯酯或3-苯甲酰基丙烯酸乙酯中的任一种或混合。
4. 根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法，其特征在于所 述的步骤（2)中可聚合乳化剂单体为烯丙基醚磺酸盐、丙烯酰胺烷基磺酸盐、烯丙基琥珀酸 烷基酯磺酸盐中的任意一种。
5. 根据权利要求1所述的一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法，其特征在于所 述的步骤（5)中引发剂为硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钾-亚硫酸氢钾中的任意一种。
【文档编号】C08F212/08GK104497188SQ201410776331
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】马诚, 李剑, 毛微 申请人:辽宁石油化工大学