油基钻井液用纳米聚合物封堵剂的研制

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1、学兔兔www.xuetutu.com第30卷第6期钻井液与完并液、，o1_30NO．62013年11月DRILLINGFLUID＆COMPLET10NFLUIDNOV．2013【理论研究与应用技术】油基钻井液用纳米聚合物封堵剂的研制王建华，李建男，闫丽丽，徐显广，赵雄虎(1．中国石油集团钻井丁程技术研究院，北京；2．中国石油大学(北京)石油工程学院，北京)王建华等．油基钻井液用纳米聚合物封堵剂的研制[J]．钻井液与完井液，2013，30(6)：5-8．摘要加强油基钻井液对徽裂缝的封堵作用是解决页岩气井井壁失稳的关键措施之一。页岩徽裂缝的尺寸一般在纳米～微

2、米之间，常规的封堵剂尺寸对微裂缝来说太大，起不到良好的封堵效果。以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为单体和原料，在一定条件下采用乳液聚合法合成出油基钻井液用纳米聚合物封堵剂，该封堵剂粒径分布在50～300llm之间，热稳定性好，分解温度高达393℃。钻井液性能评价结果表明，与未加入封堵剂的白油基钻井液相比，加入1％封堵剂的白油基钻井液破乳电压基本不变，泥饼质量得到很大改善，高温高压滤失量降低34％，封堵率从90％提高到100％，正向突破压差达19MPa，渗透率恢复值接近100％。该封堵剂尺寸与微裂缝匹配良好，能在微裂缝表面形成致密封堵层，有望解决页岩井壁稳定的问题

3、。关键词封堵剂；油基钻井液；页岩微裂缝；井眼稳定；乳液聚合中图分类号：TE254．4文献标识码：A文章编号：1001．5620(2013)060005—0420世纪以来，中国开始了页岩气的勘探与开发，泥、树脂类及聚合物凝胶等。而中国油基钻井液还已钻几十口页岩气井。为了防止页岩气水平井的井未普遍使用，开展这方面的研究很少。室内研制出壁坍塌，一般采用抑制性强的油基钻井液，但是使一种油基钻井液用的纳米聚合物封堵剂，能加强钻用油基或合成基钻井液不能很好地解决井壁失稳问井液对微裂缝的封堵性，有望解决油基钻井液在页题。国外针对不同页岩井壁稳定问题均有相应解决岩气水平

4、井钻进时的井壁失稳问题[5-6]。问题的核心思路：对Haynesville页岩应主要考虑解1实验内容决页岩分散问题；对Fayetteville页岩主要考虑由裂缝导致的页岩解理；而对Barnett页岩主要以抑制1)原料与仪器。苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、水化为主[1-4]o对于具有强抑制能力的油基钻井液丙烯酸丁酯、CaO、十二硫醇，均为分析纯；白油、来说，水力压力通过微裂缝传递是导致井壁失稳的丁腈胶乳、油基钻井液用乳化剂(MOEMUL)、辅主要原因之一，必须加强油基钻井液对微裂缝的封乳化剂(MOCOAT)、润湿剂、提切剂、有机土、堵性，微裂缝的尺寸一般在纳米和

5、微米之间，常规降滤失剂(MOTEX)等钻井液添加剂，均为工业品。的封堵剂尺寸太大，起不到良好的封堵效果，因此激光粒度仪、红外光谱仪、扫描电镜(JSM一6510)、采用具有一定刚性、一定弹塑性的纳米级颗粒对页热重分析仪、旋蒸仪(HeiVAP)、高温高压滤失仪、岩微裂缝封堵将是一个很好的选择。国外油基钻井六速黏度计等。液使用的封堵剂或堵漏剂已经很普遍，据不完全统2)预乳液的制备。将Span80溶于油相单体配计，各类封堵剂产品有220多种，占油基钻井液处成油相，K12、交联剂溶于蒸馏水中作为水相。将理剂总数量的23％，主要包括固体颗粒、纤维、水乳化机转速调至4

6、000r／min，将油相缓慢注入水相基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)课题“海上大位移井钻井液关键技术研究”(2012AA091502o第一作者简介：王建华，高级工程师，1981年生，2008年获中国石油大学油气井工程专业博士学位，现主要从事储层保护和油田化学研究工作。地址：北京市海淀区学院路20号实验6区207房间(钻井液所)；电话13717920828；E—mail：wjhdri@cnpc．coin．cn。学兔兔www.xuetutu.com6钻井液与完井液2013年11月形成水包油乳液，待油相完全注入后乳化20rain，开始分解；热分解

7、终止点为443．8℃，聚合物残留在3000r／min搅拌速度下乳化10rain形成稳定的质量分数为1．63％，近乎完全热分解。预乳液。表1不同单体合成的封堵剂性能评价(120℃、16h)3)聚合物的合成。将少量预乳液转移到四口圆底烧瓶中，通氮30min，水浴温度缓慢升至80℃，乳液蓁PGaP／P『／aFLmALPl／EVS／FLmHTLHP／以100r／min的搅拌速度搅拌一段时间后，滴加少量引发剂引发反应。反应约20～30min后，可见乳液边缘有淡蓝色荧光，继续以一定速率滴加剩余的预乳液和引发剂，滴加完毕后保温1．5～2h，过滤出少量不溶物即制得聚合物

8、乳液。4)乳液聚合物处理。对用于红外光谱和热重分析的实验样品，需将乳液用等体积的