[发明专利]一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用，该抗高温承压封堵剂包括以下质量份数的原料：阳离子单体1‑3份，抗高温柔性单体13‑25份，含苯环单体20‑40份，高强度复合交联剂1‑4份，乳化剂1‑5份，氧化还原引发剂0.25‑0.75份，水150‑220份。本发明还提供了上述封堵剂的制备方法与应用。本发明所得封堵剂具有热稳定性和承压能力，可以抗200℃高温，并且本发明的封堵剂在压力的作用下具有一定的变形能力，可以适应不同孔道的尺寸，达到优异的封堵效果，不仅适用于中浅层等常规储层油气钻探，而且也适用于深层超深层等非常规储层。

技术领域

本发明涉及一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用，属于石油工业的油田化学领域。

背景技术

井壁失稳问题一直是油气钻探过程中的难点和重点。在钻井作业中，90％以上的井壁失稳均发生在泥页岩井段，其原因是该地层的裂缝发育丰富，钻井液的水相易侵入到裂缝中，液相压力会通过裂缝进行传递，一方面会造成钻井液循环损耗增大，降低钻井液对井壁的支撑能力；另一方面会使泥页岩进一步水化，产生大裂缝，最终导致井壁周围岩石崩塌掉块直至坍塌，严重影响钻井作业。因此，在钻井作业中有效保证井壁稳定是至关重要的，通过在水基钻井液中加入封堵剂可以有效的提高钻井液对裂缝的封堵能力，减少井壁失稳的风险。

封堵剂是水基钻井液的关键处理剂之一，性能优异的封堵剂在井下可以有效封堵泥页岩层裂缝，减弱钻井液在储层中侵入，从而显著的提高井壁稳定性。但是目前常用的封堵剂主要存在以下不足：(1)高分子聚合物类封堵剂，其在高温条件下分子链易断裂，会失去封堵性能；(2)无机类封堵剂，由于其刚性过大且粒径比较固定单一，封堵裂缝和孔隙时，首先，在井内液柱压力作用下容易发生滑脱效应，其次，与漏失孔道孔径不相配时，难以进入漏失孔道，封堵效果较为有限。

中国专利文件CN111394070A提供了一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下质量份数的组分：纳米封堵剂10-20份、刚性封堵剂20-30份、改性沥青20-30份、石墨10-20份、超细碳酸钙20-30份。所述纳米封堵剂为粒径在50-300nm的无机纳米粒子、有机纳米粒子、或两者任意比例的混合物，所述刚性封堵剂为大理石、蛭石或方解石，所述石墨为具有层片状结构的天然石墨。但是该防塌封堵剂中刚性封堵剂自身刚性过大且粒径比较固定单一，与漏失孔道孔径不相配，难以进入漏失孔道，封堵效果较为有限。

中国专利文件CN110845659A提供了一种钻井液用聚合物纳米粒子的制备方法，该聚合物纳米粒子是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟乙酯为主要原料，OP-10为乳化剂、0.3～1.5％过硫酸钾-亚硫酸氢钠为引发剂，通过乳液聚合制备得到的。但是该聚合物封堵剂的抗温能力有限且承压能力相较于刚性颗粒效果太差。

因此，亟需研发一种能够在高温高压条件下表现出优异的封堵性能抗高温承压封堵剂。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是现有水基钻井液封堵剂存在抗温承压能力较差，封堵效果有限的不足，本发明提供了一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂及其制备方法与应用。本发明使用少量含有无机内核的高强度复合交联剂对含碳碳双键类单体进行轻度交联，制备了一种抗高温承压封堵剂，在高温高压条件下表现出优异的封堵性能，克服现有水基钻井液封堵剂高温稳定性差、承压能力低、封堵效果有限的缺点。

本发明的技术方案如下：

一种水基钻井液用抗高温承压封堵剂，包括以下质量份数的原料：阳离子单体1-3份，抗高温柔性单体13-25份，含苯环单体20-40份，高强度复合交联剂1-4份，乳化剂1-5份，氧化还原引发剂0.25-0.75份，水150-220份。

根据本发明优选的，所述的水基钻井液用抗高温承压封堵剂包括以下质量份数的原料：阳离子单体1.5-2.5份，抗高温柔性单体18-22份，含苯环单体30-35份，高强度复合交联剂2-3份，乳化剂2-3份，氧化还原引发剂0.3-0.5份，水180-200份。