[发明专利]钻井液用包被剂及其微乳制备方法和应用

说明书

本发明提出一种钻井液用包被剂及其微乳制备方法和应用，属于油田化学处理剂领域，能够解决目前聚合物类包被剂溶解困难，易形成“鱼眼”或结块，费时费力的问题。该技术方案首先将丙烯酸与氢氧化钾混合，吸附过滤后加入乙二胺四乙酸二钠溶液，再加入丙烯酰胺制得混合液；然后在乳化反应釜中加入白油与司盘，混合均匀后滴加混合液进行乳化；乳化完毕后加入引发剂进行聚合，至反应结束放料。该包被剂溶解速度快、效率高、使用效果好；作为钻井液添加剂使用时，现场配置方便，劣质固相不易分散，易清除，保证了低固相钻进，提高了机械钻速，实现了优快钻井。

技术领域

本发明属于油田化学处理剂领域，尤其涉及一种钻井液用包被剂及其微乳制备方法和应用。

背景技术

目前，在油田钻井过程中所使用的包被剂一般为固态粉剂，其生产成本高、溶解性能差、溶解时间长、易结块、效率低。随着国内钻井技术的发展，各种高难度井位不断增加，传统的固态包被剂已经很难满足目前的需求。

在所有的包被剂中，聚合物包被剂在包裹钻井岩屑的同时，还能够快速吸附在井壁上，堵塞井壁的微小裂缝，起到加固井壁，防止钻井液中滤液进入井壁的作用。使钻屑处于包被剂水溶液的“海洋”中,包被剂吸附在钻屑新井壁的表面,形成包被吸附水化层，延缓或阻止粘土成分的水化膨胀和分散，具有很好的润滑性和弹性，阻止岩屑在上返过程中因摩擦碰撞造成的机械破碎与分散，阻止岩屑之间、岩屑与井壁之间的粘结。目前丙烯酰胺类包被剂依然是应用最为广泛的聚合物包被剂，传统的丙烯酰胺类包被剂功能单一，使用不便，效率较低。为了适应各种高难度井位的应用需求，提高工作效率，人们开发了多种以丙烯酰胺为基础的多元聚合物包被剂。

专利申请CN104177542A与专利CN102863584B均公开了一种由丙烯酸钾、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸经过自由基共聚而形成的三元聚合物包被剂，性能优良。但专利CN102863584B将原料液、白油、司盘等一起加入反应釜中，经高速搅拌形成乳状液，再进行乳液聚合反应，上述采用一锅法的方式易造成乳化不均匀、反应不彻底的现象，使聚合产物稳定性差，质量一般；专利申请CN104177542A采用一次性加入引发剂的工艺，反应迅速放热，温度难以控制，易出现局部爆聚现象。

发明内容

本发明针对上述聚合物包被剂生产过程中存在的反应不均匀、品质差的问题，提出一种品质好、价格低的钻井液用包被剂及其微乳制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钻井液用包被剂的微乳制备方法，包括以下步骤：

（1）向丙烯酸溶液中滴加氢氧化钾溶液，至溶液pH值为8-9，滴加过程中保证反应温度在40℃以下，滴加完毕后加入活性炭，充分吸附后滤除活性炭，加入络合剂乙二胺四乙酸二钠溶液，再加入丙烯酰胺溶液，充分搅拌，得到混合液；

（2）将白油和司盘混合后搅拌均匀，在氮气保护下滴加步骤（1）中的混合液，边滴加边搅拌，控制反应温度在25-35℃，滴加完毕后充分搅拌，然后升温至48-51℃，检查是否拔丝，若不拔丝继续升温，并不断检查拔丝情况，直至温度升至52-54℃；

（3）开始拔丝时，向反应体系中滴加引发剂引发聚合反应，反应开始后，反应体系的温度会随之升高1-2℃，待反应体系的温度降至开始拔丝时的温度后继续滴加引发剂，每5-10分钟滴加1次引发剂，并将反应体系的温度始终控制在45-60℃；至滴加引发剂后反应体系的温度保持不变，则反应完毕，停止滴加引发剂，并将反应体系的温度升至65-75℃，充分稳定后冷却至室温，放料。

其中，按重量份数计，所述丙烯酸溶液与丙烯酰胺溶液的比例为（10-15）：（25-30），以丙烯酸溶液为基准，与其他辅剂的比例为：丙烯酸溶液：活性炭：乙二胺四乙酸二钠溶液：白油：司盘为（10-15）：（1-2）：（1-2）：（15-20）：（1-2）。