[發明專利]用于油基鉆井液的超分子堵漏凝膠聚合物及其制備方法和應用、一種鉆井液

有效

• 申請號: 202210612271.7
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115109181B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 楊麗麗;馬佳鎣;蔣官澄;常向陽;董騰飛;劉海洋;邱士鑫
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: C08F220/18
• 分類號: C08F220/18;C08F212/08;C08F220/54;C08F220/28;C09K8/035;C09K8/32;C09K8/42;C09K8/44
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳靜

本發明涉及油田化學領域，公開了一種用于油基鉆井液的超分子堵漏凝膠聚合物及其制備方法和應用、一種鉆井液。該聚合物中含有摩爾比為1：1.4?2.7：0.2?1.0：0.3?1.1的結構單元A、結構單元B、結構單元C和結構單元D；所述結構單元A為具有式(1)所示結構的結構單元；所述結構單元B為具有式(2)所示結構的結構單元；所述結構單元C為具有式(3)所示結構的結構單元；所述結構單元D為具有式(4)所示結構的結構單元。本發明提供的聚合物具有良好的封堵性能，在油基鉆井液中具有良好的配伍性，同時還具有較好的抗高溫能力，能顯著提高油基鉆井液的承壓能力。

技術領域

本發明涉及油田化學領域，具體涉及一種適用于油基鉆井液的超分子堵漏凝膠聚合物、一種制備適用于油基鉆井液的超分子堵漏凝膠聚合物的方法及由該方法制得的聚合物、所述聚合物在鉆井液中作為堵漏劑的應用和一種鉆井液。

背景技術

油氣勘探逐漸向著深井、高溫井和復雜井的方向發展，鉆井過程中時常會有復雜的事故發生。其中，井漏就是鉆井作業中比較常見的一種井下復雜情況。所謂井漏，就是在鉆井、固井、測試各種井下作業過程中，各種工作液在壓差作用下滲入地層的現象。井漏一旦發生，不僅會延誤鉆井時間、損失鉆井液，還會損害油氣層，造成重大的經濟損失。處理井漏問題，一般要占用鉆井周期的10％左右，當遇到裂縫性漏失和溶洞性漏失事故時，處理時間更是達到了鉆井周期的70％以上。雖然目前各油田均總結了一套適用于本區塊地層特點的堵漏技術，同時新的堵漏材料也不斷的被研發，但是由于井漏問題的復雜性，特別是在有大裂縫漏失地層、頁巖地層和易坍塌地層，目前仍然沒有一個通用的模式進行防漏和堵漏，因此安全、高效的處理井漏仍是石油勘探開發的重要技術難題。

油基鉆井液是以油為連續相的鉆井液體系，與水基鉆井液相比，油基鉆井液在潤性、抑制性、儲層保護等方面具有明顯的優勢，逐漸成為國內鉆大位移井、深井、復雜井等的重要手段，但同時油基鉆井液存在著裂縫封堵難、價格昂貴、污染環境等問題。目前國內針對油基鉆井液的漏失問題主要以預防為主，雖然已有不少將水基堵漏材料直接應用于油基鉆井液的嘗試，但由于其配伍性差、不抗溫、不抗鹽等因素，使得效果不佳。因此，研發高效的油基鉆井液堵漏體系意義重大。

超分子凝膠一般由大分子或小分子通過多種弱相互作用驅動形成。這些弱相互作用主要包括氫鍵、靜電、配位、疏水作用、范德華力、空間位阻和Π－Π堆積作用以及主客體作用等。相較于共價鍵而言，這些弱相互作用的力學強度雖然很低，但聚合物的組成部分中含有許多較弱的鍵，這些由長鏈分子構成的鍵能夠形成無數的物理交聯點來共同承擔外力作用而產生的壓力。由于超分子凝膠具有良好的機械性和廣泛的適用性，在鉆井液堵漏體系中有不少應用。

硅酸凝膠是現場最早使用的堵漏凝膠之一，Ahmet等人將硅酸鈉凝膠進行提高改良之后使之更適應于現場堵漏。硅酸鈉凝膠由蒸餾水、硅酸鈉溶液、聚合物溶液、有機引發劑等配置而成，其中添加的兩種不同類型的聚合物溶液大大改善了硅酸鈉凝膠的性能。添加的聚合物溶液不僅提高了最終的成膠彈性，更增加了凝膠的粘度。同時，堵漏材料的添加尤其是纖維類堵漏材料能夠提高凝膠的承壓能力并縮短膠凝時間。但是，這類凝膠堵漏材料不具有強的觸變性，無法在漏失通道內形成停留，凝固時間不好控制，進入漏失通道后，與地層膠結不好，抗溫能力和承壓能力有限。

特種凝膠(簡稱ZND)是由羅平亞院士團隊研制的一種新型堵漏材料，其化學本質是以超分子化學和結構流體理論為基礎，通過在大分子鏈上引入特種功能基而合成的一種水溶性高分子。在水中，由于ZND分子鏈上存在氫鍵和疏水基間的范德華力，使得分子鏈之間發生相互締合，形成具有空間網狀結構和星型結構的凝膠體系，該凝膠在徐深8、平1、羅家2、四川、長慶及吐哈油田等30多口惡性漏失井中的應用均取得了良好的效果。但是特種凝膠需要與其他堵漏材料配合適用才能最大程度發揮其作用，對常規堵漏材料具有較大的依賴性。