油水置换剂及其制备方法与流程

本发明涉及油井水泥材料，是一种油水置换剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着页岩气和页岩油资源的勘探开发，油基钻井液应用越来越广泛，逐步在高温深井、海上钻井、大斜度井、水平井等各种复杂井得到应用，但是油基钻井液漏失问题也日益严峻，造成重大人力、物力损失。

2、目前，对于油基钻井液堵漏材料主要分为三大类，分别为化学交联类堵漏材料、物理桥塞类堵漏材料和吸油膨胀类材料。化学交联类型堵漏材料主要包含环氧树脂和聚氨酯，具有抗油基钻井液污染的特点，但是会污染油基钻井液；物理桥塞类型堵漏材料主要包含碳酸钙、改性纤维、石墨粉、沥青和可熔融颗粒，这些材料可复合应用，但是粒径选择性强，承压能力弱；吸油膨胀材料主要包含苯乙烯丁二烯树脂、丙烯酸丁酯和丙烯酸十八酯，可作为漏失通道的填充料，但是承压能力弱。一般是多种方法复合应用，目前相关堵漏技术还不能完全满足钻井作业高效堵漏施工的要求。水泥堵漏是解决恶性漏失的有效手段之一，但是油基钻井液中水泥浆难以凝结固化，致使其使用受限。

3、因此，需要开发一种适用于油基钻井液堵漏的水泥浆体系的油水置换剂来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种油水置换剂及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决油基钻井液现有存在水泥浆难以凝结固化、从而致使其使用受限的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种油水置换剂，按照下述步骤进行制备：第一步，将所需量的水相、油相和表面活性剂混合形成微乳液；第二步，向微乳液中加入所需量的油相交联剂和水相交联剂，搅拌至水相交联剂完全溶解，得到混合溶液；第三步，将混合溶液倒入容器中继续搅拌，通入氮气排出容器中的空气，并加入所需量的引发剂后停止搅拌，在水浴中进行反应，得到油水置换剂。

3、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

4、上述第一步中，水相为丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵的混合液，油相为甲基丙烯酸甲酯，表面活性剂为非离子型脂肪胺聚氧乙烯醚。

5、上述第一步中，丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯和非离子型脂肪胺聚氧乙烯醚的加入质量之比为10:3:3:10。

6、上述第二步中，油相交联剂为二乙烯基苯，水相交联剂为nn-亚甲基双丙烯酰胺。

7、上述第二步中，加入的水相交联剂质量为水相总质量的0.2%至0.4%，加入的油相交联剂质量为油相质量的0.3%至0.5%。

8、上述第三步中，引发剂为偶氮二异丁腈，加入的引发剂质量为水相和油相总质量的0.2%至0.5%。

9、上述第三步中，水浴温度为60℃至80℃，反应时间为4小时至6小时。

10、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种油水置换剂的制备方法，按照下述步骤进行：第一步，将所需量的水相、油相和表面活性剂混合形成微乳液；第二步，向微乳液中加入所需量的油相交联剂和水相交联剂，搅拌至水相交联剂完全溶解，得到混合溶液；第三步，将混合溶液倒入容器中继续搅拌，通入氮气排出容器中的空气，并加入所需量的引发剂后停止搅拌，在水浴中进行反应，得到油水置换剂。

11、下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

12、上述第一步中，水相为丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵的混合液，油相为甲基丙烯酸甲酯，表面活性剂为非离子型脂肪胺聚氧乙烯醚，丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯和非离子型脂肪胺聚氧乙烯醚的加入质量之比为10:3:3:10；或/和，第二步中，油相交联剂为二乙烯基苯，水相交联剂为nn-亚甲基双丙烯酰胺，加入的水相交联剂质量为水相总质量的0.2%至0.4%，加入的油相交联剂质量为油相质量的0.3%至0.5%；或/和，第三步中，引发剂为偶氮二异丁腈，加入的引发剂质量为水相和油相总质量的0.2%至0.5%。

13、上述第三步中，水浴温度为60℃至80℃，反应时间为4小时至6小时。

14、本发明提供一种油水置换剂，加入该油水置换剂后，水泥浆与油基钻井液进行混合，在油水置换剂快速作用下，将水泥浆与油基钻井液发生转置，使水泥浆成为外相，水泥浆凝结硬化，可有效封堵地层裂缝。

技术特征：

1.一种油水置换剂，其特征在于按照下述步骤进行制备：第一步，将所需量的水相、油相和表面活性剂混合形成微乳液；第二步，向微乳液中加入所需量的油相交联剂和水相交联剂，搅拌至水相交联剂完全溶解，得到混合溶液；第三步，将混合溶液倒入容器中继续搅拌，通入氮气排出容器中的空气，并加入所需量的引发剂后停止搅拌，在水浴中进行反应，得到油水置换剂。

2.根据权利要求1所述的油水置换剂，其特征在于第一步中，水相为丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵的混合液，油相为甲基丙烯酸甲酯，表面活性剂为非离子型脂肪胺聚氧乙烯醚。

3.根据权利要求1或2所述的油水置换剂，其特征在于第一步中，丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯和非离子型脂肪胺聚氧乙烯醚的加入质量之比为10:3:3:10。

4.根据权利要求1或2或3所述的油水置换剂，其特征在于第二步中，油相交联剂为二乙烯基苯，水相交联剂为nn-亚甲基双丙烯酰胺。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的油水置换剂，其特征在于第二步中，加入的水相交联剂质量为水相总质量的0.2%至0.4%，加入的油相交联剂质量为油相质量的0.3%至0.5%。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的油水置换剂，其特征在于第三步中，引发剂为偶氮二异丁腈，加入的引发剂质量为水相和油相总质量的0.2%至0.5%。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的油水置换剂，其特征在于第三步中，水浴温度为60℃至80℃，反应时间为4小时至6小时。

8.一种油水置换剂的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，将所需量的水相、油相和表面活性剂混合形成微乳液；第二步，向微乳液中加入所需量的油相交联剂和水相交联剂，搅拌至水相交联剂完全溶解，得到混合溶液；第三步，将混合溶液倒入容器中继续搅拌，通入氮气排出容器中的空气，并加入所需量的引发剂后停止搅拌，在水浴中进行反应，得到油水置换剂。

9.根据权利要求8所述的油水置换剂的制备方法，其特征在于第一步中，水相为丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵的混合液，油相为甲基丙烯酸甲酯，表面活性剂为非离子型脂肪胺聚氧乙烯醚，丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯和非离子型脂肪胺聚氧乙烯醚的加入质量之比为10:3:3:10；或/和，第二步中，油相交联剂为二乙烯基苯，水相交联剂为nn-亚甲基双丙烯酰胺，加入的水相交联剂质量为水相总质量的0.2%至0.4%，加入的油相交联剂质量为油相质量的0.3%至0.5%；或/和，第三步中，引发剂为偶氮二异丁腈，加入的引发剂质量为水相和油相总质量的0.2%至0.5%。

10.根据权利要求8或9所述的油水置换剂的制备方法，其特征在于第三步中，水浴温度为60℃至80℃，反应时间为4小时至6小时。

技术总结本发明涉及油井水泥材料技术领域，是一种油水置换剂及其制备方法，按照下述步骤进行：第一步，将所需量的水相、油相和表面活性剂混合形成微乳液；第二步，向微乳液中加入所需量的油相交联剂和水相交联剂，搅拌至水相交联剂完全溶解，得到混合溶液；第三步，将混合溶液倒入容器中继续搅拌，通入氮气排出容器中的空气，并加入所需量的引发剂后停止搅拌，在水浴中进行反应，得到油水置换剂。本发明提供一种油水置换剂，加入该油水置换剂后，水泥浆与油基钻井液进行混合，在油水置换剂快速作用下，将水泥浆与油基钻井液发生转置，使水泥浆成为外相，水泥浆凝结硬化，可有效封堵地层裂缝。技术研发人员：代红,唐玉科,黄培峰,陈杰,马疆,郭旭,宗泽斌受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17