[发明专利]一种成膜性两亲聚合物油层保护剂及制备方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种超低渗透钻井液处理剂，特别涉及一种可用于降低钻井过程中泥浆滤失量的成膜性两亲聚合物油层保护剂及制备方法。

二、背景技术：

随着油气勘探开发领域的不断扩展，钻井过程中遇到的地层越来越复杂。在钻遇压力衰竭地层、裂缝发育地层、破碎或弱胶结性地层、低渗储层以及深井长裸眼大段复杂泥页岩和多套压力层系等地层时，压差卡钻、钻井液漏失和井壁垮塌等复杂问题以及地层损害问题非常突出。目前钻井过程中面对的问题是如何在伤害程度最小的前提下钻开储层，因此需要一种在钻井过程产生最小损害的新型钻井液。而在传统的过平衡压力钻井中，因为没有有效的阻隔层，导致钻井液渗入地层。如果遇到低渗透地层且已处于饱和状态，即使是极少量的滤液渗入地层，也会在近井眼地带产生很大的孔隙压力，这就会导致井眼的不稳定问题。

三、发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种成膜性两亲聚合物油层保护剂及制备方法，价格低廉复配性良好，较高温高压情况下正常使用，与泥浆复配后长时间放置后，降滤失性能稳定。

本发明的成膜性两亲聚合物油层保护剂，其技术方案是：

保护剂为乳液形态，由两亲聚合物和水组成，在砂石表面具有成膜性，所述的两亲聚合物为亲油性丙烯酸酯类单体和亲水性丙烯酸衍生物单体，通过原子转移自由基聚合方法制备而得，乳液固含量为20-30％；制备过程中，所用溶剂为去离子水。

上述的亲油性丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等单体；所述的亲水性丙烯酸衍生物类单体包括丙烯酸衍生物酰胺及其羧酸盐、磺酸盐衍生物类等单体。

本发明的成膜性两亲聚合物油层保护剂的制备方法，其技术方案是：

精制后的亲油性丙烯酸酯类单体、亲水性丙烯酸衍生物单体、乳化剂按照质量比例为3∶3∶1，且将引发剂加入有转子的容器中密封，常温下乳化形成乳液后，反复抽真空、充高纯氮气鼓泡40分钟，加入配体和CuBr保持氮气正压加热搅拌，保持80-90℃油浴，6-8h后结束反应。

上述的引发剂与单体摩尔比＝1∶100，配体与CuBr摩尔比为2∶1。

上述的乳化剂为烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺烷基磺酸盐、烯丙基类亲水聚合物中的任意一类等。

上述的配体为联吡啶、五甲基二乙烯三胺、三(N，N-二甲氨基乙基)胺(Me₆-TREN)的任意一种。

上述的引发剂为氯化苄、用氯代聚乙烯醇(PEG-Cl)、2-溴异丁酸乙酯(EbiB)中的任意一种。

本发明根据高分子化学、有机化学理论和具体实验结果，制备了两亲性聚合物。由于两亲性聚合物具有较强的形成分子有序体的能力，因此可以在一定温度和压力下，在沙石表面上自组织成膜(如图2和图4所示)。同时本实验制备的两亲性聚合物表面有大量羟基和胺基，它们与粘土矿物既有吸附作用，又能与粘土颗粒形成氢键。而羟基的存在形式是三维的和多方向的，也会对页岩产生抑制作用；胺基电荷密度高，水化性强，对外界阳离子的进攻不敏感；通过以上的协同作用，能够有效实现降滤失。

本发明的有益效果是：该种类型的油层保护剂主体是一种两亲性聚合物，本身具有良好成膜性能，与各种泥浆具有广泛的而良好的复配性能，成本低廉。通过高温高压失水、可视式砂床中压实验证明该体系耐压耐温耐老化，降滤失性能优良、稳定。

通过与普通钻井泥浆复配，使原有的钻井液转变成超低渗透钻井液，在一定程度上实现减少对油层伤害，提高油气井产能和解决钻井过程中钻遇复杂条件地层时易发生的漏失、坍塌等技术难题的解决。

四、附图说明：

附图1是滤纸表面的扫描电镜图；

附图2是本发明在滤纸表面成膜的扫描电镜图；

附图3是砂石表面的扫描电镜图；

附图4是本发明在砂石表面成膜的扫描电镜图。

五、具体实施方式：

实施例1：在可视式砂床中压滤失实验：

筛选20-40目沙子烘干后加入内径为15cm的自制评价装置井筒中，摇平表面。取一定量的泥浆，加入自制的两亲聚合物油层保护剂，高速剪切搅拌溶解后，缓慢倒入降滤失评价装置中，氮气加压7.5公斤，保压7.5min。本实验以泥浆体积计，油层保护剂的加入量分别为泥浆体积的1％、2％、3％和未加入油层保护剂的纯泥浆测降滤失量，测四组数据进行比较。