[发明专利]一种极地钻井用柔性堵漏剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种极地钻井用柔性堵漏剂及其制备方法与应用，属于极地钻井防漏堵漏技术领域。该极地钻井用柔性堵漏剂，由如下重量份的原料制备得到：羟基硅油30‑80份、硅烷交联剂1‑5份、填充补强剂5‑30份、熟化剂0.1‑0.5份。本发明还提供了上述极地钻井用柔性堵漏剂的制备方法。本发明的柔性堵漏剂在极地超低温环境下，能保持不变形、强度和弹性不衰减，能有效封堵裂缝，可应用于极地超低温环境钻井防漏堵漏中。

技术领域

本发明属于极地钻井防漏堵漏技术领域，具体涉及一种极地钻井用柔性堵漏剂及其制备方法与应用。

背景技术

南极蕴藏着无数的科学之谜和丰富的资源，已发现的矿种达220种之多，石油、天然气和水合等潜在资源量丰富，快速钻穿南极冰盖，直接获取冰下基岩样品，确定岩石暴露年龄及结构组分，对研究南极地质构造、探测南极矿产资源、揭示冰盖演化历史、评估未来气候变化等具有重要意义。南极地区地表平均气温低（-50℃~-60℃），冰层和冰岩夹层裂缝发育，极易发生井漏，严重影响正常钻进，甚至导致井壁垮塌、卡钻、井喷等事故。针对上述问题，研发能在南极超低温环境下正常使用的堵漏剂有重大意义。中国专利文献CN114989794A公布了一种高触变高韧性有机固化堵漏材料，在高温固化后单轴抗压强度可达15-60MPa，抗弯强度大于10MPa。中国专利文献 CN111826141A公布了一种壳膜结构堵漏材料，该材料有一层疏水保护膜，可以提高材料的耐浸泡能力和强度。中国专利文献CN113980663A公布了一种耐高温自发泡膨胀硅橡胶堵漏材料，能在200℃条件下保持良好的流变性能和堵漏能力。中国专利文献CN114381247A公布了一种支化型环氧树脂承压堵漏材料，抗压强度可达120-140MPa。但是上述堵漏材料并不适用于南极的超低温环境。

目前南极钻井这一研究领域基本属于一大空白，适用于南极超低温环境的堵漏材料尚未见报道，亟需研制一种适用于南极超低温环境钻井的堵漏剂，为南极科学研究提供技术支撑。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种极地钻井用柔性堵漏剂及其制备方法与应用。本发明的柔性堵漏剂在极地超低温环境下，能保持不变形、强度和弹性不衰减，能有效封堵裂缝，可应用于极地超低温环境钻井防漏堵漏中。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种极地钻井用柔性堵漏剂，由如下重量份的原料制备得到：羟基硅油30-80份、硅烷交联剂1-5份、填充补强剂5-30份、熟化剂0.1-0.5份。

根据本发明优选的，所述羟基硅油为羟基封端聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚乙烯基甲基硅氧烷中的一种或多种；进一步优选的，所述羟基硅油为羟基封端聚二甲基硅氧烷。

根据本发明，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷的结构通式如下式I所示，所述羟基封端聚乙烯基甲基硅氧烷的结构通式如下式II所示。

根据本发明优选的，所述羟基硅油的粘均分子量为2-10万。

根据本发明优选的，所述硅烷交联剂为甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一种或多种。

根据本发明优选的，所述填充补强剂为白炭黑、改性白炭黑、乙炔炭黑、硅藻土、钛白粉、氧化铁中的一种或多种；进一步优选为改性白炭黑或纳米氧化铁；所述填充补强剂的平均粒径为0.1-100μm。

优选的，所述改性白炭黑的制备方法为现有技术；进一步优选的，所述改性白炭黑按照下述方法制备得到：

将10份白炭黑、50份水和2份六甲基二硅氮烷混合，搅拌均匀；之后升温至60℃，搅拌2-3h，而后升温至90℃，搅拌30min，脱除氨气；之后将反应体系冷却至室温，静置自然沉降，去除上层液体，将下层糊状物烘干，得到改性白炭黑。