[發明專利]一種鉆井液用復合成膜劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201910131128.4
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109825262B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 高宏波
• 申請（專利權）人: 天津渤海中聯石油科技有限公司
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03;C08F251/00;C08F220/58;C08F220/06;C08F220/56
• 代理公司: 天津協眾信創知識產權代理事務所(普通合伙) 12230
• 代理人: 王力強

本發明提供了一種鉆井液用復合成膜劑，其成分包括(10～15)份2?丙烯酰胺?2?甲基丙磺酸、(20～25)份丙烯酸、(20～25)份丙烯酰胺、(40～50)份天然聚多糖等有機單體，和由超細無機碳酸鈣和二氧化硅組成的無機礦物材料，其合成包括以下步驟：有機單體分步聚合～超細無機碳酸鈣和硅質材料捏合改性～干燥后超細粉碎得到復合固體超細成膜劑～均質乳化得到復合液體微乳成膜劑。本發明的合成方法提高了膜的綜合性能：API濾失量降濾失量可控制在5mL以內，高溫高壓濾失量可控制在15mL以內；頁巖抑制性提高了，線性膨脹率可控制在10％以內，巖心滾動回收率大于92％；具有更好的韌性，膜折疊后不斷裂，生產工藝采用分步聚合法，提高了產品的穩定性。

技術領域

本申請涉及成膜劑技術領域，具體涉及一種鉆井液用復合成膜劑及其制備方法。

背景技術

現有技術中采用細乳化法合成了無機/有機納米復合乳液SiO2/(聚苯乙烯－丙烯酰胺－丙烯酸－丙烯磺酸鈉)，即成膜劑NFR～1，利用其納米尺寸對井壁泥頁巖的孔隙進行有效堆積和致密封堵，使鉆井液體系具有較高的成膜效率，或根據納米復合乳液成膜的作用機理要求，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和苯乙烯(St)為有機結構單體，以改性納米SiO₂為無機結構單體，利用超聲波細乳化原理和水溶性自由基聚合的方法合成了納米復合乳液成膜劑NCJ～1。NFR～1及NCJ～1產品只是液體乳液，運輸及現場應用受到一定的限制，應用范圍窄；膜折疊后易斷裂；濾失量、頁巖抑制性等效果均不理想，產品的穩定性能有待改進。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鉆井液用復合成膜劑，大幅度降低鉆井液濾失量，抑制泥頁巖的水化膨脹，實現保護穩定井壁和維護鉆井液性能的目的。

為解決上述技術問題，本申請的技術方案是公開了一種鉆井液用復合成膜劑，在單體選型和無機礦物選材上引入滲透膜材料和不滲透膜材料，結合有機無機物交聯、包被成膜理論，合成超細的成膜劑，使其能迅速分散到鉆井液體系中，在鉆井過程中對井壁泥頁巖及空隙產生封堵和包被成膜作用。有機單體分別為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺和天然多糖，其質量組成分別為10～15份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、20～25份丙烯酸、20～25份丙烯酰胺、40～50份天然聚多糖；無機礦物材料為超細的無機碳酸鈣和二氧化硅，其質量比為1：2。

其合成工藝包括以下步驟：(1)有機單體分步聚合：將2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺和天然多糖配置成濃度為20％的單體溶液，取其一半加入反應釜邊攪拌邊升溫至60～65℃，加入0.1％的過硫酸銨溶液后繼續攪拌30min，在攪拌過程中勻速加入剩余另一半的單體溶液，在1～1.5h加完，之后繼續攪拌1～2h；

(2)超細無機碳酸鈣和二氧化硅捏合改性：將過900目API標準篩的超細無機碳酸鈣和二氧化硅按1:2混合放入捏合機中，升溫至90～120℃，然后加入捏合機中固相質量50倍的步驟(1)中的液體，不斷捏合至液相消失；

(3)干燥、粉碎、過篩，得到復合固體超細成膜劑；

(4)均質乳化：均質機中分步加入白油、非離子表面活性劑，30min加完，然后勻速加入復合固體超細成膜劑，10～15min加完，之后均質1～2h。其中，各物質的質量組成為100份的白油、5～10份的非離子表面活性劑、(45～65)份復合固體超細成膜劑。

其中，非離子表面活性劑可以為SPAN80。

與現有技術相比，本申請具有的優點和有益效果是：

1.本發明可液態，可固態，應用范圍廣；

2.本發明在鉆井液中所成的膜，具有更好的韌性，膜折疊后不斷裂；

3.本發明的濾失量更優，API濾失量可控制在5mL以內，高溫高壓濾失量可控制在15mL以內；