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CN115141338A - 一种钻井液用封堵剂及其制备方法 - Google Patents

一种钻井液用封堵剂及其制备方法 Download PDF

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CN115141338A
CN115141338A CN202210710028.9A CN202210710028A CN115141338A CN 115141338 A CN115141338 A CN 115141338A CN 202210710028 A CN202210710028 A CN 202210710028A CN 115141338 A CN115141338 A CN 115141338A
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BEIJING ZHONGKE RISHENG TECHNOLOGY CO LTD
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Abstract

本发明公开了一种钻井液用封堵剂及其制备方法；所述封堵剂是一种改性聚氨酯纤维，制备所述封堵剂的原料按重量配比包含：8‑10份的异氰酸酯、15‑30份的聚醚二元醇、10‑20份的聚醚三元醇、0.05‑0.15份的分散剂、0.1～1份的固化剂、40‑60份的溶剂；本发明的封堵剂应用于钻井液体系中，能够有效封堵地层微裂缝，提高井壁承压能力，且抗盐抗高温性能优异，高温下使用不影响钻井液流变性，环保、无污染。

Description

一种钻井液用封堵剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种钻井液用封堵剂及其制备方法。
背景技术
在油气钻井过程中，钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。它在确保安全、优质、快速钻井中起着关键性的作用。从20世纪20年代起，随着世界石油工业的迅速发展，钻井的数量、速度和深度均显著增长，所钻穿的地层更加复杂，裸眼也越来越长，于是对钻井液提出了更高的要求。这必然促使人们设法寻找各种配制钻井液的原材料和处理剂，研究其性能与钻井工作的关系，并逐步研制出各种钻井液测试仪器和设备，使钻井液技术不断得到发展。
钻井工程中常遇到的难题以及较严重的井下复杂情况之一就是井壁失稳，严重影响地质资料的录取、钻井速度、钻井质量及成本。对于部分新探区还会因井壁失稳而无法钻达目的层，进而导致延误勘探与开发速度，影响经济效益。钻井过程中所钻遇的地层，如泥页岩、砂质或粉砂质泥岩、流岩、砂岩、泥质砂岩或粉砂岩、岩浆岩等均可能发生井壁失稳。此外，随着钻井工业的发展，对钻井液处理剂的抗温、抗盐性能的要求也越来越高，以及保护储层等要求日益突出。
要解决井壁失稳，最需要提高钻井液的一项重要指标就是封堵性。提高封堵性能，降低滤失量可以有效减少钻井液中的液相或者固相侵入储层/地层，防止对储层造成损害，减小液相与岩屑或者地层的接触；阻止液相将其水化分散，从而防止井壁失稳。提高封堵性也可以提高井壁承压能力，减少压漏而造成的井壁失稳。目前钻井液用封堵剂较常用的为颗粒类、植物纤维类、聚合物类、沥青类等。这些常规的封堵剂材料抗温性较低，满足不了深井的高温需求，对钻井液流变性能影响严重，有些材料还不便于随钻循环使用，浪费严重。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种抗温、抗盐且稳定性强可随钻循环使用的钻井液用封堵剂及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种钻井液用封堵剂，由异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚三元醇、分散剂、固化剂、溶剂组成，各组分的重量份数为：异氰酸酯8-10份、聚醚二元醇15-30份、聚醚三元醇10-20份、分散剂0.05-0.15份、固化剂0.1-1份、溶剂40-60份。
进一步地，所述聚醚二元醇由乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、二缩乙二醇中的一种或几种组成。
进一步地，所述聚醚三元醇由丙三醇、聚己内酯三元醇、三羟甲基丙烷的聚合物中的一种或几种按一定比例组成。
进一步地，所述分散剂由十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基糖苷、烷基酚聚氧乙烯醚、吐温、司盘中的一种或几种按一定比例组成。
进一步地，所述固化剂由乙二胺、二乙撑三胺、间苯二胺、2-甲基咪唑、顺丁烯二酸酐、十二烷基琥珀酸酐中的一种或几种按一定比例组成。
进一步地，所述溶剂采用白油、柴油、合成植物油类油基钻井液基础油中的一种或几种。
本发明还提供了一种钻井液用封堵剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将白油加入反应釜中，称取适量的聚醚二元醇和聚醚三元醇加入反应釜中，搅拌使各组分混合均匀；
(2)称取适量分散剂加入反应釜，提高转速并升温，使各组分充分混合溶解；
(3)升温至一定温度后，开启减压蒸馏装置；
(4)减压蒸馏反应一定时间后，停止减压装置并冷却至指定温度，待温度稳定后，将适量异氰酸酯逐滴加入至反应釜中，保持一定转速，期间控制好温度；
(5)温度稳定后，缓慢加入固化剂，持续反应一定时间；
(6)反应结束后，以固定温差梯度升温至目标温度，每次升温后均需要反应并等待30分钟；
(7)开启减压蒸馏装置抽真空30分钟，操作方法同步骤(3)；
(8)冷却，即得钻井液用封堵剂。
采用本发明的技术方案带来的有益效果是，本发明的钻井液用封堵剂由不同重量份数的异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚三元醇、分散剂、固化剂、溶剂组成；本发明的钻井液用封堵剂制备方法简单，操作过程稳定可靠、易于控制。所得产品具有优异的抗温抗盐性，能显著改善泥饼质量，快速封堵地层微裂缝和渗透性孔隙，提高地层承压能力，提高对破碎性地层的固壁性，且在钻井液中不参加任何化学反应，性能稳定对钻井液流变性无影响，环保无毒，弥补了目前常规封堵材料遇高温易增粘、失效的短板，可随钻循环使用，利用率高，降低了封堵剂的使用成本；且其应用范围广，适合多种钻井液体系应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种钻井液用封堵剂，由异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚三元醇、分散剂、固化剂、溶剂组成，各组分的重量份数为：异氰酸酯8-10份、聚醚二元醇15-30份、聚醚三元醇10-20份、分散剂0.05-0.15份、固化剂0.1-1份、溶剂40-60份。
优选地，所述异氰酸酯为二异氰酸酯。
优选地，所述聚醚二元醇由乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、二缩乙二醇中的一种或几种组成。
优选地，所述聚醚三元醇由丙三醇、聚己内酯三元醇、三羟甲基丙烷的聚合物中的一种或几种按一定比例组成。
优选地，所述分散剂由十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基糖苷、烷基酚聚氧乙烯醚、吐温、司盘中的一种或几种按一定比例组成。
优选地，所述固化剂由乙二胺、二乙撑三胺、间苯二胺、2-甲基咪唑、顺丁烯二酸酐、十二烷基琥珀酸酐中的一种或几种按一定比例组成。
优选地，所述溶剂采用白油、柴油、合成植物油类油基钻井液基础油中的一种或几种。
本发明还提供了一种钻井液用封堵剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将溶剂加入反应釜中，称取适量的聚醚二元醇和聚醚三元醇加入反应釜中，搅拌转速为500r/min使各组分混合均匀；
(2)称取适量分散剂加入反应釜，提高转速为1500r/min并升温至90℃，使各组分充分混合溶解；
(3)升温至110℃后，开启减压蒸馏装置；所述减压蒸馏装置安装压力计，在开始减压蒸馏前通好冷却水；
(4)减压蒸馏反应3小时，停止减压装置并冷却至70℃，待温度稳定后，将适量异氰酸酯逐滴加入至反应釜中，搅拌转速为500r/min，搅拌过程中温度不超过75℃；
(5)温度稳定后，缓慢加入0.2～0.5份固化剂，持续反应1小时；
(6)反应结束后，以5℃温差梯度升温至90℃，每次升温后均需要反应并等待30分钟；
(7)开启减压蒸馏装置抽真空30分钟，同上述步骤(3)；
(8)冷却，即得钻井液用封堵剂。
优选地，所述步骤(8)中，冷却后的温度为50℃时得到本发明实施例的钻井液用封堵剂；所述钻井液用封堵剂为改性聚氨酯纤维(ZK-SMF)。应用中，将封堵剂产品烘干、粉碎，过筛，即得所需要的成品。粉碎程度可根据实际钻井时需要进行，得到所需要的成品颗粒度。
实施例二
本发明实施例提供了一种钻井液用封堵剂，由二异氰酸酯9kg、丙二醇25kg、丙三醇18kg、十二烷基苯磺酸钠0.1kg、乙二胺0.4kg、白油50kg组成。
采用本发明实施例一的制备方法制备钻井液用封堵剂，将所述白油、丙二醇、丙三醇加入到反应釜中，以500r/min转速搅拌使其混合均匀；将乙二胺加入反应釜中，提高转速至1500r/min，升温至90℃使原料充分混合溶解；继续升温至110℃，开启减压蒸馏3小时，停止减压蒸馏并冷却至70℃；待温度稳定后，将上述的二异氰酸酯逐滴加入至反应釜中，保持搅拌装置转速在500r/min，期间温度不要超过75℃；温度稳定后，缓慢加入固化剂；持续反应1小时后，以5℃温差梯度升温至90℃，每次升温后均需要反应并等待30分钟，2～3小时后，开启减压蒸馏装置抽真空30分钟，冷却至50℃即可得到钻井液用封堵剂。
实施例三
本发明实施例提供了一种钻井液用封堵剂，由二异氰酸酯9.5kg、丙二醇20kg、丙三醇14kg、十二烷基苯磺酸钠0.12kg、乙二胺0.6kg、白油55kg组成。
采用本发明实施例一的制备方法制备钻井液用封堵剂，将所述白油、乙二醇、丙三醇加入到反应釜中，以500r/min转速搅拌使其混合均匀；将乙二胺加入反应釜中，提高转速至1500r/min，升温至90℃使原料充分混合溶解；继续升温至110℃，开启减压蒸馏装置，3小时后停止减压装置并冷却至70℃；待温度稳定后，将上述的二异氰酸酯逐滴加入至反应釜中，保持搅拌装置转速在500r/min，期间温度不要超过75℃；温度稳定后，缓慢加入所述固化剂；持续反应1小时后，以5℃温差梯度升温至90℃，每次升温后均需要反应并等待30分钟，2～3小时后，开启减压蒸馏装置抽真空30分钟，冷却至50℃即可得到钻井液用封堵剂。
实施例四
本发明实施例提供了一种钻井液用封堵剂，由二异氰酸酯8.5kg、丙二醇28kg、丙三醇16Kg、十二烷基苯磺酸钠0.08kg、乙二胺0.8kg、白油45kg组成。
采用本发明实施例一的制备方法制备钻井液用封堵剂，将所述白油、乙二醇、丙三醇加入到反应釜中，以500r/min转速搅拌使其混合均匀；将乙二胺加入反应釜中，提高转速至1500r/min，升温至90℃使原料充分混合溶解；继续升温至110℃，开启减压蒸馏，3小时后停止减压装置并冷却至70℃；待温度稳定后，将上述二异氰酸酯逐滴加入至反应釜中，保持搅拌转速在500r/min，期间温度不要超过75℃；温度稳定后，缓慢加入固化剂；持续反应1小时后，以5℃温差梯度升温至90℃，每次升温后均需要反应并等待30分钟，2～3小时后，开启减压蒸馏装置抽真空30分钟，冷却至50℃出料即得到钻井液用封堵剂。
实施例五
本发明实施例提供了一种钻井液用封堵剂，由二异氰酸酯8.2kg、丙二醇18kg、丙三醇12kg、十二烷基苯磺酸钠0.06kg、乙二胺0.2kg、白油58kg组成。
采用本发明实施例一的制备方法制备钻井液用封堵剂，将所述白油、乙二醇、丙三醇加入到反应釜中，以500r/min转速搅拌使其混合均匀；将乙二胺加入反应釜中，提高转速至1500r/min，升温至90℃使原料充分混合溶解；继续升温至110℃，开启减压蒸馏3小时，停止减压装置并冷却至70℃；待温度稳定后，将上述二异氰酸酯逐滴加入至反应釜中，保持搅拌装置转速在500r/min，期间温度不要超过75℃；温度稳定后，缓慢加入所述固化剂；持续反应1小时后，以5℃温差梯度升温至90℃，每次升温后均需要反应并等待30分钟，2～3小时后，开启减压蒸馏装置抽真空30分钟，冷却至50℃即得到钻井液用封堵剂。
对本发明实施例二～五所制备的钻井液用封堵剂性能进行测试，其测试结果如表1所示。
表1实施例二～五所制备的钻井液用封堵剂(ZK-SMF)性能
Figure BDA0003707479660000061
Figure BDA0003707479660000071
从表1中的性能数据可看出，本发明实施例的钻井液用封堵剂改性聚氨酯纤维(ZK-SMF)具有很好的封堵性能，且对钻井液粘度影响很小，粒径适中，可满足随钻使用，在钻井液现场应用时具有良好的配伍性、可操作性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种钻井液用封堵剂，其特征是：由异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚三元醇、分散剂、固化剂、溶剂组成；各组分的重量份数为：异氰酸酯8～10份、聚醚二元醇15～30份、聚醚三元醇10～20份、分散剂0.05～0.15份、固化剂0.1～1份、溶剂40～60份。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用封堵剂，其特征是：所述聚醚二元醇由乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、二缩乙二醇中的一种或几种组成。
3.根据权利要求1所述的一种钻井液用封堵剂，其特征是：所述聚醚三元醇由丙三醇、聚己内酯三元醇、三羟甲基丙烷的聚合物中的一种或几种按一定比例组成。
4.根据权利要求1所述的一种钻井液用封堵剂，其特征是：所述分散剂由十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基糖苷、烷基酚聚氧乙烯醚、吐温、司盘中的一种或几种按一定比例组成。
5.根据权利要求1所述的一种钻井液用封堵剂，其特征是：所述固化剂由乙二胺、二乙撑三胺、间苯二胺、2-甲基咪唑、顺丁烯二酸酐、十二烷基琥珀酸酐中的一种或几种按一定比例组成。
6.根据权利要求1所述的一种钻井液用封堵剂，其特征是：所述溶剂采用白油、柴油、合成植物油类油基钻井液基础油中的一种或几种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的钻井液用封堵剂制备方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)将溶剂加入反应釜中，称取适量的聚醚二元醇和聚醚三元醇加入反应釜中，搅拌使其混合均匀；
(2)称取适量分散剂加入反应釜，提高转速并升温，使各组分充分混合溶解；
(3)升温至一定温度后，开启减压蒸馏装置；
(4)减压蒸馏反应一定时间后，停止减压装置并冷却至指定温度，待温度稳定后，将适量异氰酸酯逐滴加入至反应釜中，搅拌控温；
(5)温度稳定后，缓慢加入固化剂，持续反应一定时间；
(6)反应结束后，以固定温差梯度升温至目标温度，每次升温后均需要反应并等待30分钟；
(7)开启减压蒸馏装置抽真空30分钟，同步骤(3)；
(8)冷却，即得钻井液用封堵剂。
8.根据权利要求7所述的钻井液用封堵剂制备方法，其特征是：包括以下步骤：(1)将溶剂加入反应釜中，称取适量的聚醚二元醇和聚醚三元醇加入反应釜中，500r/min的转速搅拌使各组分混合均匀；
(2)称取适量分散剂加入反应釜，提高转速为1500r/min并升温至90℃，使各组分充分混合溶解；
(3)升温至110℃后，开启减压蒸馏装置；
(4)减压蒸馏反应3小时后，停止减压装置并冷却至70℃，待温度稳定后，将适量异氰酸酯逐滴加入至反应釜中，500r/min的转速搅拌，搅拌过程中温度不超过75℃；
(5)温度稳定后，缓慢加入0.2～0.5份固化剂，持续反应1小时；
(6)反应结束后，以5℃温差梯度升温至90℃，每次升温后均需要反应并等待30分钟；
(7)开启减压蒸馏装置抽真空30分钟，同步骤(3)；
(8)冷却，即得钻井液用封堵剂。
9.根据权利要求7或8所述的钻井液用封堵剂制备方法，其特征是：
所述步骤(8)中，所述钻井液用封堵剂为改性聚氨酯纤维。
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