一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒的制备方法和应用

本发明属于石油天然气钻井，具体涉及到一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒的制备方法和应用。

背景技术：

1、油基钻井液是石油钻井过程中不可或缺的材料，其作用包括减少钻柱与井壁或套管之间的摩擦、携屑返回地面、将堵漏材料携带至漏点。而石油钻井深度在数千米至万米左右，如今甚至达到了万米深井，钻井液压力随地层深度每增加100米就至少增加1mpa，数千米到万米左右的深度静压可达数十兆帕到百兆帕，在如此高压下，微小的裂缝都可以产生较大的钻井液漏失，因此，需要利用油基钻井液携带堵漏剂进入漏失点，完成堵漏工作。石油钻井油基钻井液堵漏材料众多，其中包括有机、无机、刚性等各种不同性质材料和各种颗粒、粉末、纤维、片状等不同形状结构材料。

2、水凝胶作为一种有弹性、高强度的材料，具有较好的应用前景。双网络水凝胶由两种聚合物组成，形成了特殊的网状结构，具有环保、力学性能高、低成本等优点。然而由于传统水凝胶在抗高温性能和抗压强度方面存在一定的局限性，且以水为连续相，对油侵的抵抗能力很差，只适用于水基钻井液，而目前适用于油基钻井液的凝胶堵漏剂普遍存在凝胶强度不高、抗温性能差等缺陷，无法在超高温地层中使用的缺点，在井下钻井堵漏作业中，水凝胶面临水热降解等恶劣条件，如何提高其抗温性能成为其可否应用的关键。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒的制备方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：将第一网络单体、交联剂、自由基引发剂和水混合制得第一混合液，经光照反应制得单网络水凝胶；

5、将第二网络单体、自由基引发剂和水混合制得第二混合液，将单网络水凝胶浸泡在第二混合液中，光照反应制得双网络水凝胶；

6、将双网络水凝胶与试剂进行置换反应得到反应产物；

7、将反应产物浸泡在白油中，在120℃与150℃下经油热处理，进一步反应得到油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒。

8、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述第一网络单体包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸，交联剂包括n，n′-亚甲基双丙烯酰胺和聚乙烯亚胺，自由基引发剂包括α-酮戊二酸。

9、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述第一网络单体质量分数为0.44％～0.43％、交联剂质量分数为0.015％～0.014％、引发剂质量分数为0.025～0.034％。

10、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所所述第二网络单体包括丙烯酰胺，自由基引发剂包括α-酮戊二酸。

11、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述丙烯酰胺质量分数为14％～14.5％、α-酮戊二酸质量分数为0.025～0.034％。

12、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述置换反应用试剂为聚乙二醇。

13、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述光照反应条件为365nm的紫外灯照射。

14、本发明的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒的制备方法制得的油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒。

15、本发明的又一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒在油基钻井液堵漏中的应用。

16、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述油基钻井液堵漏凝胶的应用方法为：依托成像测井等技术手段，解释预测地层裂缝的宽度，将油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒制裁切成合适的粒径尺寸，按一定比例加入到油基钻井液中，进行堵漏作业。

17、本发明有益效果：

18、(1)本发明通双网络水凝胶与有机试剂进行置换反应后，产物再次经白油浸泡高温处理，以进行二次充分反应，结果表明，经多步反应后制备得到的水凝胶颗粒改善了传统水凝胶面临水热降解的问题，具有热稳定性好、抗温性强、抗压强度高等优点，能够提高高温油基钻井液堵漏的成功率。

19、(2)本发明通过白油浸泡高温油热处理，更好的模拟了颗粒堵漏材料在高温情况下在油基钻井液中的应用条件，经过对比实验，表明了多步置换反应制得的凝胶颗粒材料性能更适用于油基钻井液，也优化了反应条件和试剂组合。

技术特征：

1.一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒的制备方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一网络单体包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸，交联剂包括n，n′-亚甲基双丙烯酰胺和聚乙烯亚胺，自由基引发剂包括α-酮戊二酸。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述第一网络单体质量分数为0.44％～0.43％、交联剂质量分数为0.015％～0.014％、自由基引发剂质量分数为0.025～0.034％。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第二网络单体包括丙烯酰胺，自由基引发剂包括α-酮戊二酸。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述单体胺质量分数为14％～14.5％、引发剂质量分数为0.025～0.034％。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述试剂包括聚乙二醇。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述光照反应条件为365nm的紫外灯照射。

8.权利要求1～7所述的制备方法制得的油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒。

9.如权利要求8所述的油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒在油基钻井液堵漏中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述油基钻井液堵漏凝胶的应用方法为：依托成像测井等技术手段，解释预测地层裂缝的宽度，将油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒制裁切成合适的粒径尺寸，按比例加入到油基钻井液中，进行堵漏作业。

技术总结本发明公开了一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒的制备方法和应用，包括，以自由基聚合方法为基础，采用四步法，首先制备水凝胶第一网络；再将制备的样品放入第二网络聚合物单体溶液中浸泡，经紫外光照反应制得双网络水凝胶；然后，将双网络水凝胶与有机溶液进行置换反应；产物在高温白油中继续进行反应，最终制得抗高温高强度凝胶堵漏颗粒。本发明具有成本低，操作简单，环保性好等优点，克服了水凝胶材料机械性能差、高温易降解失效等固有缺点，大幅度提高了凝胶在高温条件下的稳定性，拓宽了其适用温度范围，为深部高温地层的油基钻井液堵漏作业提供了一种具有潜在价值的堵漏材料。技术研发人员：张世锋,高慧敏,崔新颖,郑鑫,秦栋辉,马博超受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20