本發(fā)明屬于鉆井液，尤其涉及一種木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、油基鉆井液的強抑制性有利于井壁穩(wěn)定，其潤滑性好、抗高溫、抗污染能力強、有利于保護油氣層，被用于水平井、大斜度定向井、水敏性強等復(fù)雜地層的鉆進。隨著頁巖氣、頁巖油等非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)，油基鉆井液受到越來越廣泛的應(yīng)用。使用過程中遇到溢流層、漏層同一裸眼或者破碎性易失穩(wěn)地層、漏層同一裸眼時，為了井控安全或井壁安全提高鉆井液密度而造成井漏，油基鉆井液漏失成為制約提速提效的關(guān)鍵因素。解決這個問題的關(guān)鍵是增強油基鉆井液的封堵性能，提高地層承壓能力，增大安全密度窗口。由于頁巖儲層微-納米級孔、縫發(fā)育，鉆井液易發(fā)生漏失進入地層深部，進而誘發(fā)井壁失穩(wěn)問題。封堵劑是增強鉆井液封堵性的關(guān)鍵處理劑，除了具有封堵作用外，它還可以幫助在井壁上形成薄而致密的濾餅，降低濾失量，減少濾液及固相侵入地層，提高井壁穩(wěn)定性和減小井漏的發(fā)生幾率。

2、目前水基鉆井液封堵材料種類相對較多，油基鉆井液封堵材料種類相對較少，油基鉆井液中常使用水基鉆井液中的封堵劑，但是這種封堵劑的封堵效果不理想，且對鉆井液的流變性(增稠)及破乳電壓(降低)影響較大。當(dāng)前油基鉆井液封堵劑主要為瀝青類、高分子聚合物類、無機顆粒類封堵劑，其中瀝青類產(chǎn)品存在污染環(huán)境和降低鉆速的缺點；而高分子聚合物類產(chǎn)品則存在成本高、難以降解和影響流變性能(增稠)的缺點；無機顆粒類封堵劑懸浮性差，剛性較強不易變形導(dǎo)致封堵性能較差，與基礎(chǔ)油相容性差，存在分散不均勻、降低破乳電壓的缺點。

3、隨著頁巖氣、頁巖油開采力度的加大，鉆遇裂縫性不穩(wěn)定地層越來越多，要求油基鉆井液必須良好的封堵防漏能力，這就要求封堵劑必須具備良好的封堵性、不降破乳電壓、不破壞體系的穩(wěn)定性，同時還要兼?zhèn)渖a(chǎn)工藝簡單易操作和價格低廉等優(yōu)勢。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑的制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的封堵劑具有較好的封堵性能。

2、本發(fā)明提供了一種木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑的制備方法，包括：

3、將木質(zhì)素、苯乙烯類物質(zhì)、丙烯酸酯類單體和水在乳化劑的作用下進行乳化，得到預(yù)乳液；

4、在保護性氣體和引發(fā)劑的條件下，將所述預(yù)乳液進行乳液聚合，得到木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑。

5、在本發(fā)明的實施例中，木質(zhì)素可以采用本領(lǐng)域熟知的木質(zhì)素，可由市場購買獲得；木質(zhì)素是無定型大分子天然化合物，其基本結(jié)構(gòu)芳環(huán)具有較強的抗溫性，環(huán)上連有羧基、羥基等親水性官能團，具有親水性、以及較強的吸附分散能力，可以增強與巖石表面的吸附能力，常常被選作生產(chǎn)抗高溫鉆井液處理劑的主要材料，采用木質(zhì)素來制備油基鉆井液封堵劑，廉價易得、抗溫能力、分散能力強，并應(yīng)用到鉆完井液領(lǐng)域，具有良好的前景。

6、在本發(fā)明的實施例中，木質(zhì)素含有芳環(huán)結(jié)構(gòu)，具有很好的抗溫性、分散性，同時還含有羧基、羥基等活性官能團，羧基、羥基可以增強與巖石表面的吸附能力；但木質(zhì)素作為水溶性大分子化合物，不能直接加入油基鉆井液，需要將其改性，木質(zhì)素活性官能團的存在便于引入長鏈胺、長鏈酯、長鏈烴等，改善其親油特性；木質(zhì)素改性后親水和親油基團賦予了其一定的兩親性，木質(zhì)素骨架上的羧基、羥基吸附在巖石表面，親油長鏈伸入油相，鏈上的親油取代基在油相中定向排布，有助于成膜封堵，降低油基鉆井液濾失量。在保持油基鉆井液用改性木質(zhì)素封堵劑綜合性能的條件下，通過探索不同改性合成工藝路線不僅有助于降低改性木質(zhì)素封堵劑生產(chǎn)費用、能耗，更能有效降低油基鉆井體系使用成本。

7、在本發(fā)明的實施例中，苯乙烯類物質(zhì)可以選自對甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、二苯乙烯、苯乙烯中的一種或幾種。

8、在本發(fā)明的實施例中，丙烯酸酯類單體可以選自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸十八酯中的一種或幾種。

9、在本發(fā)明的實施例中，丙烯酸酯類軟單體作為原料之一，一方面酯類物質(zhì)油溶性比較好，可以提高封堵劑的親油性，丙烯酸酯有機聚合物封堵劑通常具有較好的形變能力和成膜性，更容易進入納米孔-縫中形成有效封堵；另一方面酯類物質(zhì)自身可以作為乳化劑，提高油基鉆井液的破乳電壓，增強體系的穩(wěn)定性，實現(xiàn)增強封堵與乳化的雙重功能。

10、在本發(fā)明的實施例中，苯乙烯、木質(zhì)素能夠增強產(chǎn)物的強度和抗溫性，這樣軟硬單體結(jié)合，生成的產(chǎn)物既具有一定強度，也具有一定的彈性，在封堵裂縫過程中，剛?cè)嵯酀哂懈蟮膬?yōu)勢。

11、在本發(fā)明的實施例中，乳化劑可以選自op-10和十二烷基硫酸鈉；op-10和十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比可以選自(2～4)：1，如(2.5～3.5)：1，3：1；十二烷基硫酸鈉屬于離子型乳化劑，hlb值為40，具有乳化和優(yōu)異的發(fā)泡能力；op-10屬于非離子型乳化劑，hlb值為14.5，具有乳化和潤濕作用；離子型乳化劑和非離子型乳化劑配合使用，可以使聚合物乳膠粒子粒徑分布變窄，提高非離子型/離子型乳化劑的配比，乳液的粒徑增大，而十二烷基硫酸鈉易起泡，op-10和十二烷基硫酸鈉復(fù)配質(zhì)量比控制在3:1，乳膠體不易起泡、乳膠體穩(wěn)定性較好。

12、在本發(fā)明實施例中，木質(zhì)素、苯乙烯類物質(zhì)、丙烯酸酯類單體、水和乳化劑的質(zhì)量比可以選自(28～32)：(14～16)：(28～32)：(280～320)：(4.1～4.9)，如(29～31)：(14.5～15.5)：(29～31)：(290～310)：(4.3～4.6)，30：15：30：300：4.5。

13、在本發(fā)明的實施例中，乳化過程中可以加入ph值調(diào)節(jié)劑，ph值調(diào)節(jié)劑可以選自碳酸氫鈉；大多數(shù)乳膠體對氫離子濃度很敏感，為了使乳膠穩(wěn)定，通常要加入一定量的ph調(diào)節(jié)劑，碳酸氫鈉主要起ph調(diào)節(jié)作用；木質(zhì)素和ph值調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量比可以選自(28～32)：(0.9～1.1)，如30：1。

14、在本發(fā)明的實施例中，乳化的時間可以選自40～50min，如45min；乳化可以在保護性氣體的條件下進行，保護性氣體可以選自氮氣。

15、在本發(fā)明的實施例中，可以在攪拌狀態(tài)下，向反應(yīng)釜中加入水、十二烷基硫酸鈉、op-10、碳酸氫鈉、木質(zhì)素、丙烯酸酯軟單體、苯乙烯，氮氣保護條件下乳化45min。

16、在本發(fā)明的實施例中，保護性氣體可以選自氮氣。

17、在本發(fā)明的實施例中，引發(fā)劑可以選自過硫酸鉀和/或過硫酸銨；引發(fā)劑可以選自引發(fā)劑溶液，引發(fā)劑溶液的質(zhì)量濃度可以選自10～30％，如15％、20％、25％。

18、在本發(fā)明的實施例中，木質(zhì)素和引發(fā)劑的質(zhì)量比可以選自(28～32)：

19、(0.6～0.8)，如30：0.7。

20、在本發(fā)明的實施例中，乳液聚合可以在攪拌的條件下進行，乳液聚合的溫度可以選自85～95℃，如88℃、90℃、92℃；乳液聚合的時間可以選自3～5h，如4h。

21、在本發(fā)明的實施例中，可以在一定溫度下將過硫酸鉀溶液(質(zhì)量分數(shù)20％)通過恒壓滴液漏斗滴入反應(yīng)釜中，氮氣保護條件下引發(fā)乳液聚合，得到木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑；可以控制滴加速度使其不能成線狀流入。

22、在本發(fā)明的實施例中，乳液聚合完成后還包括：

23、將得到的聚合物產(chǎn)物進行干燥和粉碎，得到木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑。

24、在本發(fā)明的實施例中，干燥的溫度可以選自101～105℃，如102℃、103℃、104℃；粉碎可以采用粉碎機，粉碎的目數(shù)可以選自30～300目，如50目、100目、150目、200目、250目。

25、本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述的方法得到的木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑，木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑在鉆井液中加入1.5wt％的加量，135℃熱滾16小時，hthp濾失量降低值37％，破乳電壓未降低，

26、濾餅薄而韌，厚度由4mm降至1.5mm，砂床侵入深度降低54％以上(由16.2cm降至5.5cm)。本發(fā)明提供的封堵劑不僅具有良好的封堵效果，濾餅質(zhì)量得到明顯改善，還可以保持良好的乳化穩(wěn)定性。

27、本發(fā)明提供了一種鉆井液，包括：上述技術(shù)方案所述的方法制備得到的木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑。

28、在本發(fā)明的實施例中，木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑在鉆井液中的質(zhì)量含量可以選自1～2％，如1.5％。

29、在本發(fā)明的實施例中，對鉆井液的其它成分沒有特殊的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際需要選擇合適成分的鉆井液，向其中添加上述技術(shù)方案所述的封堵劑即可；鉆井液的密度可以選自1.5g/cm3。

30、在本發(fā)明的實施例中，鉆井液可以包括：基液、膨潤土、乳化劑、降濾失劑、封堵劑、氧化鈣和重晶石；基液可以包括：柴油和氯化鈣水溶液；柴油可以選自0#柴油；氯化鈣水溶液的質(zhì)量濃度可以選自15～25％，如20％；柴油在基液中的體積含量可以選自80～90％，如85％；氯化鈣水溶液在基液中的體積含量可以選自10～20％，如15％；膨潤土可以選自有機膨潤土，膨潤土在基液中的質(zhì)量含量可以選自2～4％，如3％；乳化劑在基液中的質(zhì)量含量可以選自5～7％，如6％；降濾失劑在基液中的質(zhì)量含量可以選自3～5％，如4％；封堵劑在基液中的質(zhì)量含量可以選自1～2％，如1.5％；氧化鈣在基液中的質(zhì)量含量可以選自2～4％，如3％；可以采用重晶石調(diào)節(jié)鉆井液的密度，使鉆井液的密度選自1～2g/cm3，如1.5g/cm3。

31、在本發(fā)明的實施例中，鉆井液的制備方法可以包括：

32、向柴油中依次加入有機膨潤土、乳化劑、降濾失劑、封堵劑，高速攪拌，然后加入氯化鈣水溶液，再次高速攪拌；然后加入氧化鈣高速攪拌，最后加入重晶石調(diào)節(jié)鉆井液密度，最后高速攪拌，得到鉆井液。

33、在本發(fā)明的實施例中，高速攪拌的速度可以選自8000～12000r/min，如10000r/min；高速攪拌的時間可以選自10～15分鐘，如12分鐘；再次高速攪拌的時間可以選自6～10分鐘，如8分鐘；加入氧化鈣后高速攪拌的時間可以選自6～10分鐘，如8分鐘；最后高速攪拌的時間可以選自15～25min，如20min。

34、本發(fā)明提供了一種木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑及其制備方法和應(yīng)用，基于木質(zhì)素和有機聚合物兩種材料的性能優(yōu)勢進行融合，同時賦予封堵劑良好的分散性、抗溫性能(木質(zhì)素)、形變能力及成膜性能(聚合物)。本發(fā)明提供的方法制備的木質(zhì)素接枝聚合物封堵劑具有良好的封堵能力，在高溫條件下呈現(xiàn)出高彈態(tài)，可發(fā)生彈性形變擠入微孔隙、微裂縫，提高封堵層致密性，改善濾餅質(zhì)量，幫助形成薄而致密的濾餅，降低濾失量，還可以輔助提高破乳電壓，增強油基鉆井液體系的穩(wěn)定性，與柴油基、白油基、合成基鉆井液配伍性好。

35、本發(fā)明提供的木質(zhì)素接枝聚合物油基鉆井液封堵劑封堵能力突出，兼具乳化功能，充分發(fā)揮了丙烯酸酯、苯乙烯和木質(zhì)素的性能優(yōu)勢，酯基有利于增強產(chǎn)物乳化穩(wěn)定性，苯乙烯有利于增強產(chǎn)物的抗溫性、剛性結(jié)構(gòu)，木質(zhì)素有利于增強產(chǎn)物分散性、抗溫性，得到的聚合物在高溫條件下呈現(xiàn)出高彈態(tài)，可發(fā)生彈性形變擠入微孔隙、微裂縫，提高封堵層致密性。