[发明专利]一种页岩气地层钻井液用成膜封堵剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及页岩气地层钻井工程领域，具体涉及一种钻井液用成膜封堵剂及其制备方法。

背景技术

页岩地层微孔/微裂缝、层理、节理及夹层十分发育；层理面胶结强度低，富含生物化石，钻井液滤液容易沿着微裂缝/层理侵入地层；滤液的侵入使得微裂缝传播、扩张、形成缝网。同时，滤液的侵入将产生较强的水化应力，弱化地层岩石的强度，进一步恶化其结构完整性，从而造成井壁失稳。现场施工过程中通常都需要根据地层孔缝特征在钻井液中添加适当的封堵剂，以实现对地层孔缝的封堵，降低钻井液及其滤液对地层的侵入，缓解井壁失稳风险。然而，页岩微孔/微裂缝的尺寸一般在数十纳米～十几微米之间，要实现对页岩微孔/微裂缝等的有效全封堵就必须在钻井液中加入既能够封堵纳米级微孔缝又能够封堵微米级微孔缝的封堵剂。目前常规的封堵剂(如沥青类封堵剂、乳化石蜡等)尺寸对这类微裂缝来说太大，起不到良好的封堵作用，而纳米封堵剂则只能有效封堵其中部分尺寸能够匹配的纳米级微孔缝，对微米级微孔缝不能实现有效封堵。

发明内容

本发明的目的是提供一种页岩气地层钻井液用成膜封堵剂及其制备方法，以提高钻井液对页岩气地层微孔缝的封堵防塌能力。

本发明通过如下技术方案实现：

本发明所述的一种页岩气地层钻井液用成膜封堵剂，是由包括下述质量份的原料制成的：

该页岩气地层钻井液用成膜封堵剂的制备方法，包括如下步骤：

将乳化剂加入去离子水中，加热到40-60℃，在氮气保护下，缓慢加入苯乙烯、丙烯酸及丙烯酸丁酯的均匀混合液，缓慢加入引发剂，升温至70-90℃，反应24小时，加入阳离子单体，加入十二碳醇酯，继续反应2-4小时，加入pH调节剂，调节pH至7-8，得到泛蓝光白色乳液，所得乳液即为所述页岩气地层钻井液用成膜封堵剂。

上述制备方法中，所述的去离子水、引发剂和pH调节剂的加入量按质量份计为：

去离子水：30-100，

引发剂：0.05-2，

pH调节剂：1-90。

所述引发剂选自下述任意一种或两种以上的混合物：过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸铵、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。

所述pH调节剂可以是氨水、NaOH、KOH中的一种或两种以上的混合物。

上述制备方法中，提到的乳化剂可以是斯潘-80、吐温-80、OP-10、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、十八烷基三甲基氯化铵、月桂基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、平平加等乳化剂中的一种或两种以上的混合物。

上述制备方法中，提到的阳离子单体可以是二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)中的一种。

本发明的优点是：

(1)所述的成膜封堵剂对粘切力影响小，可变形，具有良好的封堵降滤失效果。

(2)接枝的阳离子单体含有大量阳离子基团，可以吸附在粘土晶层上，使封堵剂能够实现对井壁和岩屑吸附、包覆作用，并在其表面成膜，从而封堵微孔缝、有效防止水及钻井液向地层和岩屑内部的渗透，缓解地层水化作用，防止井壁坍塌，维持井壁稳定。

(3)所述的成膜封堵剂具有广谱性。既可以封堵纳米级微孔缝，又可以通过其成膜作用对微米级孔缝实现有效封堵。

(4)本发明所提供的成膜封堵剂制备方法简单，容易实现工业化生产，且原料来源丰富、成本低廉，所得产品稳定性高，分散性好，可与水以任意比例均匀混合。

具体实施方式

【实施例1】

将0.5份OP-10、0.3份十二烷基硫酸钠加入30份去离子水中，加热到42℃，在氮气保护下，缓慢加入20份苯乙烯、5份丙烯酸及30份丙烯酸丁酯的混合液，充分搅拌均匀，缓慢加入0.05份过硫酸铵，升温至81℃，反应3小时，加入2份二甲基二烯丙基氯化铵，加入2份十二碳醇酯，继续反应2小时，加入8份氨水调节乳液pH至7-8，得到泛蓝光白色乳液，所得乳液即为所述页岩气地层钻井液用成膜封堵剂。

【实施例2】