聚合物提切剂和井浆气滞塞及其制备方法与流程

本发明涉及钻井用气滞塞浆液领域，尤其涉及一种聚合物提切剂和包含该聚合物提切剂的井浆气滞塞及其制备方法。

背景技术：

1、国内页岩气藏、深部油气藏钻井过程中极易发生气侵，导致气体上窜速度过快，影响钻完井安全。为了保证钻井安全，国内石油勘探安全技术规范均对起钻前油气上窜速度有限制要求，因此如何控制油气上窜速度，保证井控安全，是目前亟需解决的技术难题。

2、目前控制油气上窜速度的主要方法有冻胶阀、稠膨润土浆、常规聚合物稠塞以及气滞塞等。冻胶阀主要是通过成胶剂与交联剂反应形成的一种冻胶，利用自身的强度以及与井壁的粘结力封隔气体运移，该技术在吐哈油田、辽河油田、南堡油田等进行了应用，但冻胶阀长时间静止后结构力大，极易引起起下钻抽吸压力大、起下钻困难等问题，需配套破胶工艺，施工复杂，且易污染井浆。稠膨润土浆及常规聚合物稠塞，是使用膨润土浆和常规聚合物，如黄原胶、高粘度羧甲基纤维素钠盐、丙烯酰胺类聚合物等作为增黏剂，形成一种高粘度流体，起到阻滞油气的效果，但实际应用过程中，阻滞油气效果不明显，钻井液增粘严重，且抗温能力不足。气滞塞技术是近年来形成的一种针对裂缝型油气藏气侵难题，为降低井控风险，研发的一种具有高温触变性的液体胶塞。该气滞塞配方主要由清水、抗高温提切剂、抗高温降滤失剂、抗高温纤维、活度调节剂、ph值调节剂以及加重剂组成，抗高温气滞塞体系在新疆多口井应用，对阻滞气体上窜效果良好，但目前该体系配制较复杂，时间长，且对配制空间及配制方法要求较高，对其进一步推广应用有一定的影响。

3、中国专利zl201310552247.x公开了一种由水、聚丙烯酸钾或黄原胶、正电胶或黄原胶、磺化酚醛树脂、土粉、纯碱配制而成的欠平衡钻井用气滞塞浆液，该气滞塞主要材料采用常规处理剂，通常情况下耐温性不足，且浆液对井浆有一定的污染，需要单独收集或者排放。

4、中国专利申请201810057877.2公开了一种钻井用抗高温气滞塞及其制备方法。该气滞塞主要由水、抗高温降滤失剂、抗高温提切剂、抗高温纤维、活度调节剂、ph值调节剂组成。该气滞塞抗温200℃，是一种需要单独配制的体系，对于配制条件和配制空间要求高，实际应用过程中需要注意与钻井液体系的配伍性。

5、中国专利申请201810057876.8涉及一种气滞塞用提切剂及制备方法，该提切剂为将聚合单体接枝到有机改性后的层链状黏土矿物的表面而制成，主要应用于专利申请201810057877.2涉及的气滞塞体系。

6、中国专利zl201510683545.1涉及一种钻井液钻井液增粘剂共聚缔合物及其制备方法，该增粘剂主要由n,n-二甲基丙烯酰胺，n-甲基二烯丙基丙磺酸盐，离子缔合体，淀粉等制成，实施例对比显示了其在20％氯化钙基浆中180℃老化16h的性能，该技术的优势在于提高了表观粘度和动切力，但未提到能够提高静切力和3转读数(低剪切粘度)，无法验证是否能作为气滞塞提切剂。

7、中国专利zl201510681433.2涉及一种共聚缔合物及其制备方法和在钻井液中的应用以及钻井液，该共聚缔合物含有结构单元a、结构单元b和结构单元c，a为来自丙烯酰胺的结构单元，b为两性离子结构单元，c为结构单元b与阳离子聚胺的离子缔合体，该产品在200℃老化16小时后的表观粘度为40-60mpa·s。本发明用作钻井液增粘剂时，所得钻井液能够提高表观粘度和动切力，但未提到能够提高静切力和3转读数，无法验证是否能作为气滞塞提切剂。

8、褚奇等在水基钻井液用低增黏提切剂的合成与性能评价，钻井液与完井液，2019年11月上发表的论文公开了一种水基钻井液用低增黏提切剂。该产品以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化胺、甲基丙烯酞氧乙基-n,n-二甲基丙磺酸和十六烷基疏水单体为原料，采用自由基聚合法，制备了一种新型的两性疏水缔合聚合物。该产品抗温160℃，应用于钻井液时能在一定程度上提高表观粘度和动切力，但未提及可改善静切力和3转读数(低剪切粘度)，无法验证是否能作为气滞塞提切剂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种聚合物提切剂和含有该聚合物提切剂的井浆气滞塞。该聚合物提切剂和气滞塞配制简单，可以弥补目前气滞塞体系配制时间长、配制空间要求高等缺点，提高施工效率，且该井浆气滞塞抗温达180℃，可循环入井，不影响井浆性能。

2、第一方面，本发明提供一种聚合物提切剂。

3、作为具体实施方式，所述聚合物提切剂包括2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、第一单体和第二单体的三元共聚物，，所述三元共聚物的数均分子量为100～1000万，其中所述第一单体为丙烯酰胺，所述第二单体为含c＝c的有机取代铵盐和/或n-烯基取代吡咯烷酮。

4、优选的，含c＝c的有机取代铵盐为含c＝c的有机取代氯化铵，优选为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；和/或n-烯基取代吡咯烷酮为n-乙烯基吡咯烷酮。

5、优选的，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、第一单体和第二单体的摩尔比为2：4～6：2～4，优选2:5:3。

6、第二方面，本发明提供一种聚合物提切剂的制备方法。

7、作为具体实施方式，所述制备方法包括以下步骤：

8、(1)将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于水中，调节ph至中性，得到混合物a；

9、(2)向混合物a中加入所述第一单体和所述第二单体，得到混合物b；

10、(3)向步骤(2)的混合物b中加入引发剂，在搅拌条件下进行聚合反应。

11、优选的，所述ph调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾，步骤(1)中调节ph值到7-8和/或步骤(3)中所述引发剂为过氧化物、偶氮化合物和亚硫酸盐组成的复合引发剂，所述过氧化物为过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮和过氧化苯甲酰叔丁酯中的一种或多种，所述偶氮化合物为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮异丁腈基甲酰胺中的一种或多种，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠或亚硫酸钾。

12、优选的，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与水的比例为1-20g/100ml，优选为4-10g/100ml，以水的质量计，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、第一单体和第二单体的质量分数之和为15～25％，优选20％；所述引发剂的质量分数为0.1％-0.4％，优选0.3％；所述偶氮化合物、所述过氧化物和所述亚硫酸盐的质量比为1～4:8～5:1，优选3:6:1。

13、优选的，步骤(2)和步骤(3)中的温度恒为20～50℃，优选30℃，聚合反应的时间为1-10h，优选2-5h。

14、第三方面，本发明提供了由上述制备方法制得的聚合物提切剂。

15、第四方面，本发明提供一种井浆气滞塞。

16、作为具体实施方式，所述井浆气滞塞包括第一方面所述的聚合物提切剂或根据第二方面的制备方法制备的聚合物提切剂，以及井浆。

17、第五方面，本发明提供一种井浆气滞塞的制备方法。

18、作为具体实施方式，所述井浆气滞塞的制备方法包括以下步骤：

19、向井浆中加入所述聚合物提切剂，搅拌均匀，其中所述聚合物提切剂的质量为井浆质量的0.5-2.5％。

20、本发明具有以下优点：

21、(1)本发明提供的聚合物提切剂可应用于聚合物水基钻井液、聚磺钻井液、氯化钾聚磺钻井液、复合盐水钻井液体系；

22、(2)本发明提供的聚合物提切剂加入井浆中，可有效提升钻井液体系切力及低转速粘度，静置时结构力强，可起到阻滞和减缓油气上窜效果的气滞塞，本发明提供的井浆气滞塞不需要额外配制、化学破胶等，施工更加简便和快捷，对钻井液性能不造成影响。

23、(3)本发明提供的井浆气滞塞已在顺北巴探11x井进行现场应用，油气上窜速度由57.15m/h降至10.45m/h，气窜速度降低率＞80％，有效地延长了安全作业时间。