[发明专利]一种钻井液用树脂类纳米粒子胶乳封堵剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种钻井液用树脂类纳米粒子胶乳封堵剂，其由下述重量份的原料组成：烯基苯:20；丙烯酸酯：15；丙烯酸类：1；硬质无机材料：10；其中丙烯酸酯类单体中短链单体与长链单体质量比为3︰1。本封堵剂是无机材料和有机材料的复合产品，软硬结合，封堵率更高，粒度分布广泛，适用范围更广,该封堵剂加入钻井液后基本不影响钻井液的流变性能，同时可以显著提高钻井液的封堵能力，降低钻井液的滤失量。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，确切地说涉及一种钻井液用树脂类纳米粒子胶乳封堵剂以及该封堵剂的制备方法。

背景技术

在钻井液中使用多种粒径分布的封堵剂，运用其各自的封堵作用机理，可增强钻井液对不同地层微裂缝的封堵效果，从而达到减少滤失量、维持井壁稳定的目的。目前，常用的钻井液封堵剂主要包括超细碳酸钙、腐殖酸类、沥青类等处理剂。其中，超细碳酸钙类封堵剂属于刚性封堵剂，在封堵过程中，由于其具有不可压缩性，在钻井液液柱压力和钻井液流体力学共同作用下易在地层微裂缝处发生滑脱，达不到理想的封堵效果；对于沥青类具有塑性变形特征的柔性封堵剂，要求沥青的软化点与微裂缝地层温度相匹配才能发挥其较好的封堵效果，然而，在沥青类封堵剂的生产过程中，其软化点不易控制，同时，沥青类封堵剂的加入会影响钻井液流变性，使钻井液流变性变差。

作者为王建华等在刊名为《钻井液与完井液》的期刊上发表了题名为“油基钻井液用纳米聚合物封堵剂的研制”的论文，其发表日期为2013年11月，第30卷第6期。其主要内容是：试验原料及仪器：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、CaO、十二硫醇，均为分析纯；白油、丁腈胶乳、油基钻井液用乳化剂（MOEMUL）、辅乳化剂（MOCOAT）、润湿剂、提切剂、有机土、降滤失剂（MOTEX）等钻井液添加剂，均为工业品。激光粒度仪、红外光谱仪、扫描电镜（JSM-6510）、热重分析仪、旋蒸仪（Hei-VAP）、高温高压滤失仪、六速黏度计等。最终实验结果为“不同尺寸的裂缝对颗粒的级配有不同的要求，因此仅依靠惰性颗粒不同级配架桥来进行封堵其效果往往不够理想。以苯乙烯St、甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸丁酯BA、丁腈胶乳及羧基丁腈胶乳为单体和原料进行聚合，并通过对外加封堵乳液油基钻井液的常规性能进行评价，以筛选出理想单体，原料和单体质量分数为乳液的30%，所合成的4种乳液聚合物的固相含量均为25%。乳液中聚合物质量百分数为有效含量，封堵乳液有效加量为1%。实验结果表明，4#乳液的钻井液配方热滚前后流变性稳定，相比其余3种乳液，API及高温高压滤失量更低。因此，确定聚合物乳液以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为原料单体”。

也即是说，现有技术中公开了以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为原料单体作为制备钻井液纳米封堵剂的方案。但是，在实际使用过程中，其仍然存在以下缺陷：

1、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等硬质单体合成出的封堵剂虽然具有一定的封堵性能，但是由于苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等硬质单体合成出的封堵剂不具有较好的弹性和粘性，封堵率和封堵强度还可以有进一步的提高。

2、成本较高。苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等单体价格昂贵，若在反应中加入一部分不参与反应的硬质材料，可以降低成本。同时，无机硬质材料被包裹在聚合物中，可以充当骨架架构，在对地层的封堵过程中可以大大提高封堵强度。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种钻井液用树脂类纳米粒子胶乳封堵剂，本封堵剂是无机材料和有机材料的复合产品，软硬结合，封堵率更高，粒度分布广泛，适用范围更广,该封堵剂加入钻井液后基本不影响钻井液的流变性能，同时可以显著提高钻井液的封堵能力，降低钻井液的滤失量。

同时，本发明还提供了钻井液用树脂类纳米粒子胶乳封堵剂的制备方法。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种钻井液用树脂类纳米粒子胶乳封堵剂，其特征在于由下述重量份的原料组成：

烯基苯:20；