[发明专利]一种井壁修补强化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及功能高分子领域的一种井壁修补强化剂及其制备方法，所述井壁修补强化剂以烯基硅烷、烯基酰胺、烯基磺酸和交联剂为反应单体，在引发剂的作用下反应制备而成。所述井壁修补强化剂是一种具有可与岩石发生化学吸附作用位点的凝胶类有机高分子聚合物，用于解决破碎性地层井壁失稳的需要。所述井壁修补强化剂的制备方法简单，与岩石矿物的作用力强，可广泛钻井工程中破碎性地层的井壁失稳问题。

技术领域

本发明涉及功能高分子领域，更进一步说，涉及一种井壁修补强化剂及其制备方法。

背景技术

钻井领域，破碎性地层被定义为受构造应力作用而原本破碎的地层(完全破碎、大量裂缝)以及在井眼形成后在上覆压力作用下产生破碎的地层(深部白云岩、硬脆性页岩、煤层等)。钻井施工过程中，破碎性地层的井壁失稳是钻探界经常面对的技术难题。解决破碎性地层井壁失稳的途径主要有：①提高钻井液的滤失造壁性能和泥饼质量的同时，提升钻井速度，避免大量钻井液进入破碎性地层；②适度提高钻井液的密度和粘度，增大钻井液的液柱压力，平衡地层的坍塌压力；③加入封堵材料，封堵破碎性地层岩石之间的孔缝；④加入具有粘结作用的处理剂，提高破碎性岩石之间的胶结力。其中，加入封堵材料或具有粘结作用的处理剂是较为有效的办法。然而，在实际的施工过程中，大多数封堵材料与孔缝表面呈点接触，从而在孔缝中不易形成稳定的架桥结构，一旦井筒或地层内压力发生波动，封堵层极易被破坏。具有胶结作用的处理剂，尤其是具有一定粘弹性的胶结处理剂，可以与破碎性地层岩石之间呈面接触，且容易与岩石胶结而形成稳定的封固整体结构，承压和封堵能力增强，因此，研发并应用具有粘结作用的处理剂就成为了解决破碎性地层井壁失稳的重要途径。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种井壁修补强化剂，具体地说涉及一种井壁修补强化剂及其制备方法。所述一种井壁修补强化剂其实是一种具有可与岩石发生化学吸附作用位点的凝胶类有机高分子聚合物，用于解决破碎性地层井壁失稳的需要。

本发明目的之一的一种井壁修补强化剂，为凝胶类有机高分子聚合物，

所述凝胶类有机高分子聚合物的结构式中包括式I、II和III所示的结构单元：

其中，式I中，R₁选自H或CH₃；

R₂选自或

式II中，R₃为酰胺类基团，优选R₃的结构式为其中R₄和R₅分别选自氢、甲基、乙基、异丙基、羟甲基或

式III中，R₆选自或

从获取成本上考虑，当R₁为CH₃时，R₂为当R₁为H时，R₂为

当R₄或R₅其中之一为氢时，另一基团可选自异丙基、羟甲基或

所述式I、II和III所示的结构单元的比例为(1～6)：(20～50)：(30～70)。

本发明目的之二是提供一种井壁修补强化剂的制备方法，包括以下步骤在内：

在反应器中加入溶剂、烯基硅烷、烯基酰胺、烯基磺酸盐和交联剂，及引发剂，在惰性环境中反应，反应结束后，将产物进行沉淀、过滤、洗涤、抽提、干燥得到所述合成井壁修补强化剂。

所述交联剂的结构为：