[發明專利]一種以POSS為中心的可膨脹復合封堵劑

在審

• 申請號: 202211144467.4
• 申請日: 2022-09-20
• 公開（公告）號: CN115490815A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 白小東;伍瀲慈;嚴焱誠;金軍斌;李凡;羅玉梅;鄧禮誠;李科
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C08F283/12
• 分類號: C08F283/12;C08F220/58;C08F220/56;C09K8/035;C09K8/24;C09K8/508
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

本發明提供了一種以POSS為中心的可膨脹復合封堵劑的制備方法，通過采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)經催化，在溶劑中水解后自縮合，形成籠狀分子即八乙烯基籠型倍半硅氧烷，然后在引發劑、乳化劑等的作用下，引發單體發生乳液聚合制備出以POSS為中心、聚(AM?AMPS)為臂的共聚物。解決了普通鉆井液封堵劑難以在高溫下繼續發揮作用，對于井下不規則孔隙很難進行有效封堵的技術問題。

技術領域

本發明涉及鉆井液添加劑領域，尤其涉及一種以八乙烯基POSS為中心的可膨脹復合封堵劑的制備方法。

背景技術

石油天然氣作為能源和基礎原材料，在當今社會有著舉足輕重的作用，被稱為現代工業的“黑色血液”。據原國土資源部預測，我國石油可開采量預計達150億噸，資源豐富，勘探開發前景良好。但我國油氣儲存條件差，地層構造復雜，有73％的資源量深埋地下，且不連續。

對于油氣開發的關鍵技術，尤其是鉆井液穩定井壁技術方面，我國有所不足。國外針對泥餅濾失量大、黏土水化膨脹等引起的井壁失穩提出了相關解決方案。其中，加強鉆井液對微小孔隙的封堵是避免井壁失穩的主要措施之一。在鉆井過程中，對于一些裂縫發育的地層，當鉆井液與井壁地層接觸，若鉆井液的泥餅質量及封堵性能差，鉆井液及濾液容易通過裂縫進入周圍地層，造成鉆井液循環消耗量增大，導致孔隙的壓力上升和地層巖石的力學性質發生變化，改變圍巖的應力分布，并發生粘土的水化膨脹，引起井壁巖石的強度降低，發生井壁坍塌。常規鉆井液封堵劑主要以架橋和充填孔隙進行封堵，但我國油藏較深，地下溫度較高，普通鉆井液封堵劑難以在高溫下繼續發揮作用，對于井下不規則孔隙很難進行有效封堵，因此需要具有可膨脹或者可變形的粒子對不規則的孔隙進行封堵。

發明內容

為了解決背景技術中鉆井液及濾液對井壁孔隙的封堵性能的不足，提供了一種以POSS為中心的可膨脹復合封堵劑。

一種以POSS為中心的可膨脹復合封堵劑的制備方法，如下：

步驟一：制備八乙烯基POSS

將20～30份的乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)溶于100份的有機溶劑中，并將其置于在三頸燒瓶中，攪拌加熱至30～50℃，逐漸滴加80份一定濃度的鹽酸溶液，反應24～48h。冷卻至室溫后，將白色固體產物用乙醇反復洗滌，在60℃下干燥12h，得白色固體顆粒，即八乙烯基籠型倍半硅氧烷。

步驟二：制備以POSS為中心的可膨脹復合封堵劑

以白油作為溶劑，稱取一定量的乳化劑加入三頸燒瓶充分攪拌，得到油相溶液，再加入3份的八乙烯基籠型倍半硅氧烷。稱取40份去離子水，添加10份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，并用氫氧化鈉調節pH值，再加入25份的AM，得到水相溶液。將水相逐滴加入油相中，快速分散乳化后，加熱溶液至35～50℃，然后逐滴滴加引發劑溶液，通入N₂，繼續反應2～3h。冷卻得到共聚物溶液，將該溶液抽濾后得到白色固體產物，經乙醇反復洗滌并在60℃下干燥24h，即得到了所述的以POSS為中心的可膨脹復合封堵劑。

其中所述的有機溶劑，為乙酸乙酯、乙醇、甲醇、石油醚、二氯甲烷中的一種或者幾種。

其中所述的乳化劑，為非離子型表面活性劑復配使用，為司班-80和吐溫-80。

其中所述的引發劑，為氧化-還原引發劑體系，所述的氧化-還原引發劑體系中氧化劑：還原劑的摩爾比為1：1。

有益效果：

以POSS為中心的可膨脹復合封堵劑兼有無機粒子強度高和有機聚合物可變形的優點，同時能夠提高有機聚合物的耐溫性能，且在鉆井液中具有良好的分散性。在制備中未使用交聯劑，八乙烯基POSS起到交聯劑的作用。

附圖說明

圖1為本發明合成八乙烯基POSS的反應機理圖；