[发明专利]钻井液用防水锁剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钻井液添加剂领域，特别涉及一种减小油气储层水锁损害，降低钻井液滤液表面张力，提高岩心气相渗透率，保护储层的防水锁剂及其制备方法。

背景技术

低孔、低渗油气藏一般具有泥质胶结物含量高、含水饱和度高、毛细管压力高、水敏性强及孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质严重、油气流动阻力大等特点。大量研究表明，水锁损害是该类型储层最主要，也是最严重的损害类型，损害率一般为70%—90%。钻井液是与储层接触的第一种外来流体，其滤液侵入储层会造成水锁损害，使储层的含水饱和度增加，油、气相渗透率降低。

防水锁剂是钻井液体系中使用的一种重要添加剂，通过降低钻井液滤液表面张力，防止钻井液滤液侵入地层造成水锁。降低水锁效应是保护低孔、低渗油气藏的重要措施。

目前常用的防水锁剂有：ABS、OP-10、ABSN、1231和TWEEN等表面活性剂。但是，对于低孔、低渗透等地质条件复杂的油气储层，这些传统的防水锁剂难以满足要求：（1）不能有效降低滤液的表面张力和油水界面张力，以提高气相相对渗透率；（2）对侵入液的排液效果不好，不利于近井地层滞留液以排液方式被驱走而更好地解除水锁效应。

发明内容

为了克服现有产品解水锁效果的不足，本发明提供了一种新型钻井液用防水锁剂及其制备方法，其技术方案如下：

一种钻井液用防水锁剂,为包含丙烯酸丁酯（BA）单体、甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体、甲基丙烯酸（MAA）单体、丙烯酰胺（AM）单体和甲基丙烯酸十三氟辛酯（G06B）单体的聚合物，其结构式如下： 

其中a的摩尔百分比为35.8-36.5%，b的摩尔百分数为27.0-30.5%，c的摩尔百分比为7.5-9.0%，d的摩尔百分比为7.5-9.0%。

优选的是，该钻井液用防水锁剂pH值为7.0-7.5，应用的体系pH值范围为7.0～12.0。

一种钻井液用防水锁剂的制备方法，包括如下步骤：

1）丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸四种单体按5-4:4-3:1:1的比例分散于溶剂中，并加入2%-2.5%的乳化剂，剪切搅拌30min得混合溶液A，A溶液的质量浓度为16%~35%；

2）混合溶液A的合成温度为70℃，合成前先通入氮气保护，在溶液温度升至70℃时加入引发剂，保温反应1h，引发剂用量为步骤1）中单体总量的0.02~0.1%。所得溶液为B；

3）在溶液B中滴加步骤1）中单体总量18~25%的甲基丙烯酸十三氟辛酯单体、步骤1）中单体总量0.5%-0.6%乳化剂和步骤1）中单体总量0.02~0.05%引发剂，温度升高至80℃，保温反应4h，所得溶液为C；

4）C溶液冷却后，加入pH调节剂，使其pH值为7，然后将所得产物过滤，得白色乳液，即得到防水锁剂产品。

优选的是，步骤1）所用溶剂为去离子水。

在上述任一方案中优选的是，步骤2）所用引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾。

在上述任一方案中优选的是，步骤3）中的滴加速度为12滴/min。

在上述任一方案中优选的是，步骤4）中的pH调节剂为氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸氢钠、氨水、氢氧化钾中的一种或几种。

在上述任一方案中优选的是，所用乳化剂为阴离子型或阳离子型乳化剂。

在上述任一方案中进一步优选的是，阴离子型或阳离子型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸异丙胺盐。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1、本发选用甲基丙烯酸甲酯（MMA），丙烯酰胺（AM）和甲基丙烯酸（MAA）为共聚物提供一定的强度及耐候性，提高其玻璃化温度，改善其成膜性能，甲基丙烯酸（MAA）和丙烯酰胺（AM）还能为共聚物提供亲水基团，增加其与岩石的附着力；选择丙烯酸丁酯（BA）为共聚物提供弹性、柔韧性和膜的附着力；同时，引入了甲基丙烯酸十三氟辛酯，氟碳类聚合物具有独特的表面性质，由于氟原子核对电子及成键电子云的束缚作用较强，C-F键的可极化性低，聚合物分子间作用力较低，因而表面能极低。采用该类聚合物材料处理后的岩石表面会呈现憎油憎水特性（减少液相粘附，起到防水锁的作用），聚合物中的含氟链段朝空气伸展，占据聚合物/空气界面，且分子结构末端的-CF₃基团在岩石表面紧密排列，既保护了聚合物内部分子提高其稳定性（耐候性），又降低了表面能，能高效降低溶液表面张力及油水界面张力，进一步提高了防水锁剂的性能。