[发明专利]一种交联嵌段共聚物井壁稳定剂、制备方法及应用

说明书

一种交联嵌段共聚物井壁稳定剂的制备方法，首先在高压反应釜中依次加入一定量的PNIPAAm、AMPS、C₂H₆OSi、低分子饱和醇，通氮气除氧，加温、搅拌，预聚合反应；再加入引发剂和链转移剂，继续升温、搅拌，聚合反应；加入交联剂，降温，交联反应；加碱中和，再加入四氢呋喃溶剂、乙醚，得到白色沉淀，除去多余溶剂，得产物。加入钻井液中停钻循环，混合均匀后恢复钻进。本发明采用PNIPAAm‑APMS‑C₂H₆OSi交联嵌段共聚物来提高井壁涂覆能力的方法，通过PNIPAAm片段可调控涂覆层的亲水亲油性，通过C₂H₆OSi片段增强其在井壁上的吸附能力，进而克服当前水基钻井液井壁稳定剂效果较差的缺点。

技术领域

本发明属于石油钻井领域，具体涉及一种交联嵌段共聚物井壁稳定剂、制备方法及应用。

背景技术

随着油气勘探开发技术领域不断扩展，人们逐渐向难动用储层进发，钻遇地层越来越复杂，特别是泥页岩地层越来越多，井壁失稳事故率也越来越高。根据之前的统计数据，在泥页岩段由井壁失稳所导致的损失占了所有损失的70％以上。因此，通过使用井壁稳定剂来应对钻井过程中的井壁失稳问题。常规的井壁稳定剂主要以抑制泥页岩水化分散为主，包括有机盐抑制剂和无机盐抑制剂，以及胺基抑制剂、季铵盐黏土稳定剂等。随后，人们开始研制多元共聚物井壁稳定剂，但这些井壁稳定剂的粘附封堵能力较弱。之后，人们开始对纳米颗粒对井壁稳定的作用机理进行了室内研究，并考察其可行性，但大多数研究仅限于实验室阶段，还没有走向现场试验。最近，蒋官澄等人(CN201410062056.X)采用仿生学合成出类似于贝壳形状的涂覆层，以提高井壁稳定性。但使用上述井壁稳定剂时，一旦钻井液体系中的自由水进入地层或者遇到高温高矿化度水层而失效后，仍能水化分散地层黏土，长时间浸泡仍然会造成井壁失稳。

发明内容

本发明的目的是提供一种交联嵌段共聚物井壁稳定剂、制备方法及应用，采用PNIPAAm-APMS-C₂H₆OSi交联嵌段共聚物来提高井壁涂覆能力的方法，通过PNIPAAm片段可调控涂覆层的亲水亲油性，通过C₂H₆OSi片段增强其在井壁上的吸附能力，进而克服当前水基钻井液井壁稳定剂效果较差的缺点。

本发明采取的技术方案是：

一种交联嵌段共聚物井壁稳定剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：在高压反应釜中依次加入800～1200g PNIPAAm、400～600g AMPS、600～800g C₂H₆OSi和2200～2800g低分子饱和醇，在高压反应釜中通入高纯氮气30min除氧，将体系温度增加至60～80℃，搅拌速度为1500rpm，预聚合反应15～50min；

步骤二：在步骤一的基础上依次加入120～150g引发剂和60～90g链转移剂，将反应温度提高至120～150℃，搅拌速度降低至300rpm，聚合反应3～5h；

步骤三：在步骤二的基础上加入90～120g交联剂，将反应温度降低至80～100℃，交联反应30～50min；

步骤四：将反应器中的温度降低至室温，缓慢加入1200～1500g NaOH中和，再加入2500～3000g四氢呋喃溶剂，之后加入1000～1500g乙醚进行沉淀，得到白色沉淀，再转入旋转蒸发仪，除去多余溶剂，得到白色的粉状固体即为PNIPAAm-AMPS-C₂H₆OSi嵌段共聚物井壁稳定剂。