一种乳液堵漏剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油气田钻井堵漏作业中的乳液堵漏剂及其制备方法，特别是一种 可胶结地层的乳液堵漏剂。
【背景技术】
[0002] 井漏是钻井作业中存在的复杂问题，它使钻井液从井眼漏入漏失通道，不仅耗费 大量的泥浆和堵漏材料，而且可能造成井塌、卡钻、井喷，甚至导致井眼报废等重大事故，造 成巨大的经济损失。堵漏材料是钻井防漏堵漏过程中必不可少的物质，其性能直接影响堵 漏施工的成功率。
[0003] 国内在20世纪60年代就开始应用堵漏材料处理井漏，并开展了一些基础研究工 作。20世纪70年代以前的整个时期，主要采用高粘切钻井液加桥堵材料（锯末、云母、稻 草、泥球、砖块等）和打水泥塞等方法，堵漏材料和方法单一，往往造成井漏处理的失败。20 世纪80年代，桥接堵漏材料的研究应用拉开了这个发展阶段的序幕，各种化学堵剂、高失 水堵剂、混合堵漏稠浆等新型堵剂应运而生，为对付各种类型的井漏、提高处理井漏的成功 率提供了手段。近些年来，人们更加注重井漏的预防，防漏堵漏剂大范围应用于现场，减少 了井漏发生率；单一的桥接堵漏材料转化成了复合堵漏剂，提高了堵漏效率；注重了油气 层的保护，开发出了酸溶性高失水暂堵剂、单向压力封堵剂、酸溶性固化材料、膨胀堵漏剂 等一系列的堵漏剂。但是，在严重漏失井况下，复合堵漏剂存在各组分分离无法提供协同作 用、膨胀堵漏剂吸水膨胀量小、在外部作用力下堵漏剂不易于稳定滞留在漏层中等问题，从 而易于造成堵漏效果不佳和堵漏后发生重复性漏失。
[0004] 因此，行之有效的新型堵漏剂仍是目前研究的重点领域，也是钻井防漏堵漏工作 的重要一环，对于推动钻井安全作业具有现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一在于提供了一种钻井堵漏用乳液堵漏剂。
[0006] 本发明的目的之二在于提供了这种乳液堵漏剂的制备方法。
[0007] 本发明所述的乳液堵漏剂，其由以下四类单体共聚而成：第一单体选自丙烯酰胺、 丙烯酸钠中的一种或其混合物；第二单体选自丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯 酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种；第三单体选自烯 基酯类，为醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丙酯的一种；第四单体选自 双丙酮丙烯酰胺、N, N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种。
[0008] 其中，四类聚合单体的质量比例如下：第一单体：50-95% ;第二单体：1-40% ;第三 单体：1_20% ;第四单体：0· 01_1%。
[0009] 在制备的乳液堵漏剂中，四类单体分别提供不同作用，如第一单体为丙烯酸钠或 丙烯酰胺，可以为堵漏剂提供亲水性，促进材料的水溶；第二单体为阳离子单体，通过共聚 合后，同时可以通过提供带正电荷的基团，增加堵漏剂同漏失孔道井壁的电荷相互吸引作 用；第三类为水微溶或不溶的烯基酯类单体，这类单体可以提供堵漏形成胶结体的强度； 第四类为多不饱和键功能单体，使堵漏剂形成化学轻微交联，进一步提供强度。
[0010] -种乳液堵漏剂的制备方法，包括下述四个步骤： (1) 将第一单体、第二单体、第三单体和第四单体配制成水浊液，使得所述单体质量浓 度为 10%-40% ; (2) 将上述浊液加入到合成基基础油中，控制水油比为1:2,并加入单体质量浓度4%的 四甲基溴化铵和3%的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚； (3) 在溶液温度0-KTC下，向乳液液中加入引发剂，持续向水溶液中通入惰性气体氮气 以除去氧气，保持30分钟-60分钟； (4) 在氮气氛围，升温至30°C -80°C，，使所述单体溶液进行乳液聚合1-6小时，得到乳 液堵漏剂样品。
[0011] 在制备过程中，采用的引发剂为氧化-还原引发体系，具体为过硫酸钠-亚硫酸氢 钠、过硫酸铵-季戊四醇其中之一，氧化剂过硫酸钠或过硫酸铵与还原剂亚硫酸氢钠或季 戊四醇质量比为1 :1。引发剂质量占单体总质量的〇. 001%-0. 05%。
[0012] 和现有技术相比，本发明的有益效果有： (1) 形成一种乳液状堵漏剂，在进入漏失孔道后，胶结地层钻屑、泥浆，形成封堵体； (2) 含有与漏层可形成力学相互作用的功能基团，提高堵漏材料在漏层的滞留能力，增 加堵漏成功率。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过实施例对本发明作进一步的说明，其目的仅在于更好的理解本发明而非 限制本发明保护的范围。
[0014] 实施例1 在1000mL四口瓶中加入第一单体丙烯酰胺12. 50g，第二单体丙烯酰氧乙基二甲基苄 基氯化铵10. 〇〇g，第三单体丙烯酸丁酯2. 25g，第四单体N，N-亚甲基双丙烯酰胺0. 25g以 及蒸馏水200. 00g，机械搅拌使其形成浊液；将浊液中加入合成基基础油400. 00g，并向其 继续加入四甲基溴化铵1. 〇〇g，壬基酚聚氧乙烯醚〇. 75g ;冰水浴降温至2°C，加入过硫酸钠 0. 0013g，亚硫酸氢钠0. 0013g ;向水溶液中通入惰性气体氮气，保持60分钟；在氮气氛围 下，升温至l〇°C下，搅拌反应10小时后得到乳液样品。
[0015] 实施例2 在1000mL四口瓶中加入第一单体丙烯酰胺95. 0g，第二单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化铵1. 〇〇g，第三单体醋酸乙烯酯2. 00g，第四单体N，N-亚甲基双丙烯酰胺0. 010g以及 蒸馏水150. 00g，机械搅拌使其形成浊液；将浊液中加入合成基基础油300. 00g，并向其继 续加入四甲基溴化铵3. 92g，壬基酚聚氧乙烯醚2. 94g ;冰水浴降温至2°C，加入过硫酸钠 0. 025g，亚硫酸氢钠0. 025g ;向水溶液中通入惰性气体氮气，保持60分钟；在氮气氛围下， 升温至30°C下，搅拌反应10小时后得到乳液样品。
[0016] 实施例3 在1000mL四口瓶中第一单体加入丙烯酸钠50. 00g，第二单体甲基丙烯酰氧乙基二 甲基苄基氯化铵29. 80g，第三单体甲基丙烯酸羟丙酯20. 00g，第四单体双丙酮丙烯酰 胺0. 20g以及蒸馏水300.0 Og，并向其继续加入四甲基溴化铵4. OOg，壬基酚聚氧乙烯醚 3. 00g ;冰水浴降温至2°C，加入过硫酸钠0. 016g，亚硫酸氢钠0. 016g ;向水溶液中通入惰性 气体氮气，保持60分钟；在氮气氛围下，升温至80°C下，搅拌反应8小时后得到乳液样品。
[0017] 实施例4 堵漏剂对胶结泥浆的性能有要求，因此测定了制备的样品加入泥浆后对泥浆粘度的改 变。
[0018] 胶结性能测定方法：取300mL膨润土泥楽(表观粘度AV=16mpa ·s)在搅拌杯中，称 取一定量的乳液样品加入到搅拌杯中后，迅速强力搅拌分散，120°C老化2小时，结束后测 定泥浆的粘度，测试结果见下表： 表1乳液堵漏剂胶结效果
【主权项】
1. 一种乳液堵漏剂，其特征在于由以下四类单体经乳液聚合而成： 第一单体选自丙烯酰胺、丙烯酸钠中的一种或其混合物； 第二单体选自丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化 铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种； 第三单体选自烯基酯类，为醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丙酯 的一种； 第四单体选自双丙酮丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种； 其中，四类聚合单体的质量比例如下：第一单体：50-95% ;第二单体：1-40% ;第三单体： 1-20% ;第四单体：0. 01-1%。2. -种制备如权利要求书1所述的乳液堵漏剂的制备方法，包括下述步骤： (1) 将第一单体、第二单体、第三单体和第四单体配制成水浊液，使得所述单体质量浓 度为 10%-40% ; (2) 将上述乳液加入到合成基基础油中，控制水油比为1:2,并加入单体质量浓度4%的 四甲基溴化铵和3%的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚； (3) 在溶液温度0-KTC下，向乳液液中加入引发剂，持续向水溶液中通入惰性气体氮气 以除去氧气，保持30分钟-60分钟； (4) 在氮气氛围，升温至10°C -80°C，，使所述单体溶液进行乳液聚合1-6小时，得到乳 液堵漏剂。3. 如权利要求书2所述的乳液堵漏剂的制备方法，其特征在于所述引发剂为氧化-还 原引发体系，为过硫酸钠-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-季戊四醇之一，氧化剂与还原剂质量比 为 1:1。4. 如权利要求书2所述的乳液堵漏剂的制备方法，其特征在于所述引发剂质量占单体 总质量的 〇· 001%-0· 05%。
【专利摘要】本发明涉及一种油气田钻井堵漏作业中的凝胶堵漏剂及其制备方法，特别是一种分子中含可增强与地层相互作用的功能基团的凝胶膨胀堵漏剂。该堵漏剂由四种单体共聚而成，第一单体为堵漏剂提供亲水性，促进材料的吸水膨胀；第二单体为阳离子单体，提供带正电荷的基团，增加堵漏剂同漏失孔道井壁的电荷相互吸引作用；第三类单体为不饱和有机硅偶联剂单体，这类单体可以提高堵漏剂在漏失层位滞留能力；第四类单体为多不饱和键功能单体，使堵漏剂形成化学交联。本发明采用水溶液聚合，工艺简单，便于操作。本发明所制备得堵漏剂具有吸水膨胀能力强、含有多种与漏层可形成力学相互作用的功能基团可提高堵漏材料在漏层的滞留能力的优点。
【IPC分类】C08F220/58, C08F220/34, C09K8/44, C08F220/28, C08F220/06, C08F4/40, C08F220/56, C08F218/08, C08F220/18, C08F222/38
【公开号】CN105567189
【申请号】CN201410552626
【发明人】朱魁, 袁俊秀, 周成华, 庞雨微, 逯贵广, 封心领, 胡德云, 杨国兴, 张珍, 王权阳, 李尧
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院, 中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月17日