一种钻井液用封堵剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油天然气钻井领域，特别是涉及钻井液用封堵剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 封堵剂是钻井液中用量较大的一类处理剂，除了具有封堵作用外，还具有调整钻 井液动切力、静切力、滤失性和改善泥饼质量的作用，从而对井壁稳定和油层保护等有重要 影响。
[0003] 随着石油勘探开发向深部地层和复杂地层（低压易漏、盐膏层、高温高压地层）发 展，大港、冀东、新疆地区的深井、超深井数量不断增加，复杂地质条件下钻井液技术已成为 制约勘探开发的瓶颈问题，这也对钻井液处理剂的抗温抗盐提出了更高的要求。
[0004] 常规用的钻井液封堵剂大部分为惰性无机材料或沥青类产品。惰性无机材料虽然 对温度和盐都不敏感，但其分子结构刚性较强，在起封堵作用时粒径需与地层裂缝大小相 匹配才能起到效果，此外此类封堵剂加量过大时会对钻井液的流变性造成影响。沥青类的 封堵剂可有效填充于地层裂缝中，但当井底温度高于其软化点时产品就会失效。综上所述， 研宄的封堵剂既需要有一定的强度，又需要一定的弹性结构，能够适应不同大小的地层裂 缝，此外还要有抗温抗盐能力，避免封堵剂在高温含盐地层失效。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个目的是提供一种钻井液用封堵剂，由木质素磺酸钙、腐植酸钠、20 % 甲醛溶液、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸四种原料以及引发剂反应制得，该封堵剂具有 良好的抗高温抗盐能力，可应用于氯化钠钻井液体系、氯化钾钻井液体系及有机盐钻井液 体系。
[0006] 木质素磺酸钙是一种含量丰富的可再生资源，其分子结构中含有酚羟基、醇羟 基、羰基、甲氧基、羧基、共轭双键等活性基团，可进行缩聚、共聚等许多化学反应。2 -甲 基-2-丙烯酰胺基丙磺酸含有共轭双键，可在加入引发剂的情况下发生聚合反应。
[0007] 本发明中首先用腐植酸钠与氧化钙反应生成难溶于水的腐植酸钙，并通过过量的 氧化钙调节体系的pH值。木质素磺酸钙与腐植酸钙分子结构中均含有酚羟基，在碱性加热 条件下，可与甲醛发生缩聚反应，得到中间产物。得到的中间产物中含有木质素磺酸钙的共 轭双键，可与2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸在加入引发剂情况下发生聚合反应，最终得 到钻井液用封堵剂。
[0008] 本发明通过如下技术方案实现：
[0009] 一种钻井液用封堵剂，由木质素磺酸钙、腐植酸钠、20%甲醛溶液、2 -甲基-2 -丙烯酰胺基丙磺酸四种原料以及引发剂反应制得；
[0010] 其中所述木质素磺酸钙、腐植酸钠、20%甲醛溶液、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙 磺酸的质量比为（30?50) : (30?50) : (5?15) : (20?30);所述引发剂加入量为单体总 质量的〇· 1%?1%。
[0011] 所述钻井液用封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012] 1)将腐植酸钠溶于水中，用氧化钙调节pH值至8?11，制得A混合溶液；
[0013] 2)向步骤1制得的A混合溶液中加入木质素磺酸钙、20 %甲醛溶液，在80°C? 90°C条件下，反应3?5h，制得B混合溶液；
[0014] 3)向步骤2反应得到的B混合溶液加入2 -甲基-2 -丙烯酰胺基丙磺酸，用片 碱调节pH值至9?13,加入引发剂，在50°C?70°C条件下，反应3?5h，制得C混合溶液；
[0015] 4)将步骤3制得到的C混合溶液在温度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉 碎，过500目筛，制得所述钻井液用封堵剂。
[0016] 引发剂为偶氮二异丁腈。
[0017] 本发明所具有的有益效果是：本发明制得的封堵剂颗粒粒径小，水溶性差，可有效 填充于地层裂缝中，起到填充封堵的作用。本发明制得的封堵剂分子链长，结构具有一定的 弹性，较刚性结构的封堵剂更容易填充在地层裂缝中。此外本发明中引入了丰富的胺基基 团，可有效的吸附在地层粘土表面，起到抑制地层中粘土矿化水化，防止地层裂缝水化发育 扩大的作用，而大量磺酸基团的引入则提高了发明的封堵剂的抗温抗盐能力，封堵剂避免 在井下高温作用下老化失效，发明的封堵剂抗温可至200°c，抗盐可至饱和。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明的抗盐封堵剂的制备方法进行详细说明。
[0019] 实施例1 :
[0020] 1)将15g腐植酸钠溶于90mL水中，用3g氧化钙调节pH值至8,制得A混合溶液；
[0021] 2)向步骤1制得的A混合溶液中加入15g木质素磺酸钙、2. 5g20%甲醛溶液，在 80°C条件下，反应5h，制得B混合溶液；
[0022] 3)向步骤2反应得到的B混合溶液加入IOg 2 -甲基-2 -丙烯酰胺基丙磺酸， 用片碱调节PH值至9,加入0. 2g偶氮二异丁腈，在50°C条件下，反应5h，制得C混合溶液；
[0023] 4)将步骤3制得到的C混合溶液在温度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉 碎，过500目筛，制得所述钻井液用封堵剂。
[0024] 实施例2 :
[0025] 1)将25g腐植酸钠溶于80mL水中，用4. 5g氧化钙调节pH值至11，制得A混合溶 液；
[0026] 2)向步骤1制得的A混合溶液中加入25g木质素磺酸钙、5g20 %甲醛溶液，在90°C 条件下，反应3h，制得B混合溶液；
[0027] 3)向步骤2反应得到的B混合溶液加入15g 2 -甲基-2 -丙烯酰胺基丙磺酸， 用片碱调节PH值至13,加入0. 3g偶氮二异丁腈，在60°C条件下，反应3h，制得C混合溶液；
[0028] 4)将步骤3制得到的C混合溶液在温度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉 碎，过500目筛，制得所述钻井液用封堵剂。
[0029] 实施例3 :
[0030] 1)将20g腐植酸钠溶于60mL水中，用4g氧化钙调节pH值至10,制得A混合溶 液；
[0031] 2)向步骤1制得的水溶液中加入15g木质素磺酸钙、8g 20%甲醛溶液，在90°C条 件下，反应5h，制得B混合溶液；
[0032] 3)向步骤2反应得到的B混合溶液加入12g 2 -甲基-2 -丙烯酰胺基丙磺酸， 用片碱调节PH值至12,加入0. 3g偶氮二异丁腈，在70°C条件下，反应5h，制得C混合溶液；
[0033] 4)将步骤3制得到的C混合溶液在温度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉 碎，过500目筛，制得所述钻井液用封堵剂。
[0034] 钻井液用封堵剂效果评价
[0035] 1、封堵剂封堵性实验
[0036] 我们采用OFITE渗透性封堵仪，使用35μπι孔径砂盘对封堵剂的封堵性进行了比 较，所测性能均在钻井液通过滚子加热炉在200°C老化16小时后测量。
[0037] 表1封堵剂封堵性实验
[0038]
【主权项】
1. 一种钻井液用封堵剂，其特征在于：由木质素磺酸钙、腐植酸钠、20%甲醛溶液、2 -甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸四种原料以及引发剂反应制得； 其中所述木质素磺酸钙、腐植酸钠、20%甲醛溶液、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸 的质量比为（30?50) : (30?50) : (5?15) : (20?30); 所述引发剂加入量为单体总质量的〇. 1%?1%。
2. -种权利要求1所述钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 将腐植酸钠溶于水中，用氧化钙调节pH值至8?11，制得A混合溶液； 2) 向步骤1制得的A混合溶液中加入木质素磺酸钙、20 %甲醛溶液，在80°C?90°C条 件下，反应3?5h，制得B混合溶液； 3) 向步骤2反应得到的B混合溶液加入2 -甲基-2 -丙烯酰胺基丙磺酸，用片碱调 节pH值至9?13,加入引发剂，在50°C?70°C条件下，反应3?5h，制得C混合溶液； 4) 将步骤3制得到的C混合溶液在温度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，过 500目筛，制得所述钻井液用封堵剂。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，在步骤1)中，水为去离子水。
4. 根据权利要求2所述的制备方法，在步骤3)中，引发剂为偶氮二异丁腈。
【专利摘要】本发明公开了一种钻井液用封堵剂，由木质素磺酸钙、腐植酸钠、20％甲醛溶液、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸四种原料以及引发剂反应制得；其中所述木质素磺酸钙、腐植酸钠、20％甲醛溶液、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸的质量比为(30～50)∶(30～50)∶(5～15)∶(20～30)；本发明制得的封堵剂颗粒粒径小，水溶性差，可有效填充于地层裂缝中，起到填充封堵的作用，分子链长，结构具有一定的弹性，较刚性结构的封堵剂更容易填充在地层裂缝中。
【IPC分类】C09K8-035, C09K8-42, C08H7-00, C08F289-00, C08F220-58
【公开号】CN104531103
【申请号】CN201510024739
【发明人】张坤, 王伟忠, 李广环, 王磊磊, 郭剑梅, 张向明, 孙双
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月19日