[发明专利]一种钻井液用环保型抗高温淀粉纳米微球封堵剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种钻井液用环保型抗高温淀粉纳米微球封堵剂及其制备方法与应用。该封堵剂的制备方法为：首先合成含有高密度环氧基团的有机硅交联剂，之后通过乳液聚合制备了有机硅交联剂交联的淀粉纳米微球，其粒径为300‑500nm，网架结构强，溶胀率低，纳米特征显著，160℃老化后仍具有优异的降滤失封堵性能。使用本发明的封堵剂构建的抗高温钻井液体系流变、滤失性能好，环保无毒，有利于支撑抗高温环保钻井液技术的发展。

技术领域

本发明涉及一种钻井液用环保型抗高温淀粉纳米微球封堵剂及其制备方法与应用，属于钻井液技术领域。

背景技术

深层、超深层等非常规油气资源的高效勘探开发，对全球能源结构从高碳向低碳转型升级具有重要意义。非常规油气储层地质条件复杂，普遍存在高温、高压、高盐以及纳微米级裂缝发育，钻井过程中井壁坍塌、掉块等井壁失稳问题日趋严重。钻井液用纳米封堵剂，能够实现对井壁岩石纳米级孔喉和裂缝高效封堵，阻止压力传递，进而降低钻井液侵入地层，已成为非常规油气钻井过程中强化井壁稳定的重要技术“利器”。

目前，钻井液常用纳米封堵剂主要包括无机纳米封堵剂和有机纳米封堵剂。常见的无机纳米封堵剂包括二氧化硅、碳酸钙、铁矿石等，在钻井液中易团聚，与地层孔缝尺寸匹配度不佳，导致封堵材料在裂缝中充填效果不理想。常见的有机纳米封堵剂包括纳米微球、纳米乳液等，在高温下易变形，进而可对纳微米级裂缝高效充填。但有机纳米封堵剂在高温下易降解，失去纳米特征，制约了其在高温环境中的应用。同时基于目前严峻的环保形势，钻井液去磺化和白色化迫在眉睫，因此开发抗高温、具有高效封堵作用的白色环保纳米封堵剂是钻井液技术发展的必然趋势。

中国专利文献CN109735311A公布了一种钻井液用环保封堵剂的制备方法，主要以改性淀粉、木质纤维素、抗氧剂、纳米碳酸钙和分散剂为主要原料，制备出一种对环境无害、环保、封堵效果好的封堵剂，但其粒径分布未进行进一步探讨。中国专利文献CN108034415A公布了一种环保可降解钻井液防塌封堵剂的制备方法，原料包括植物沥青、硅酸钠、氢氧化钠、褐煤、司盘80，与传统石油沥青防塌封堵剂相比，具有荧光低、无毒环保、生物可降解、封堵性能好的优点，但抗温性只达到了120℃，限制了其在高温环境中的应用。中国专利文献CN107502316A，通过碳球、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、六亚甲基四胺聚合制得的产品与乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的复配制备出一种环保型水基钻井液用封堵剂，具有一定的抗压强度，但抗温性只达到了120℃，且原料中的N-异丙基丙烯酰胺价格昂贵，限制了其大规模推广应用。中国专利文献CN109054779A公开了一种钻井液用储层保护封堵剂，其通过在混合均匀的非荧光石蜡、非离子表面活性剂和长链烷基羧酸锂的液态混合物中依次加入引发剂、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯、丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酰胺三种聚合单体以及交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰亚胺后在碱性条件下引发聚合反应得到，但该封堵剂的浊点存在于一定的温度区间，对不同温度地层的适应性差。中国专利文献CN109880602A公开了一种水基钻井液用纳米淀粉微球降滤失剂，其特征在于，所述降滤失剂为在交联剂和引发剂存在的条件下，将含有淀粉的碱性溶液滴加至含有连续相油与乳化剂的连续相中进行反应并且离心分离而得到的，但该淀粉微球粒径分布范围大(50-1000nm)且溶胀较大(200-600％)，在水中充分溶胀后粒径变大，失去纳米特征，进而对地层纳米孔隙封堵效果不佳。

因此，通过价格低廉的环保原材料以及适宜的合成工艺，制备出一种抗高温、环保的高性能纳米封堵剂，对抗高温环保钻井液技术的发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是现有钻井液用封堵剂抗温性差、环保性不佳、对纳米孔缝封堵效果差的技术难题，本发明提供了一种钻井液用环保型抗高温淀粉纳米微球封堵剂及其制备方法与应用。本发明的封堵剂能够抗高温(≥160℃)、无毒环保且能够实现对井壁岩石纳微米孔隙高效封堵。

本发明的技术方案如下：

一种钻井液用环保型抗高温淀粉纳米微球封堵剂的制备方法，包括步骤如下：