本發(fā)明公開了一種耐高溫超細(xì)顆粒乳膠制備封堵劑的方法，屬于封堵劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在鉆井過程中，鉆井液中的固相顆粒和其他添加劑會向裂縫性地層尤其是裂縫性泥頁巖地層中漏失，對油氣儲層造成傷害，引發(fā)井壁失穩(wěn)等問題。為了防止固相顆粒向地層中運(yùn)移，其中最直接有效的方法是在鉆井液中加入封堵劑，對井壁巖石上的孔隙裂縫進(jìn)行封堵，從而降低或消除鉆井液向地層中的漏失。

目前常用的封堵劑，顆粒較大，且粒徑無法達(dá)到微米級以下，對于微小孔隙、微裂縫地層，特別是泥頁巖地層，難以實(shí)現(xiàn)有效封堵。根據(jù)“理想充填理論”的D90經(jīng)驗規(guī)則，即封堵劑顆粒在其粒徑累積分布曲線上的D90值與地層巖石最大孔喉直徑或最大裂縫寬度相等時，封堵效果最好。通常，微裂縫是指裂縫縫寬在100微米或150微米以下，最常見的為10～50微米，而泥頁巖地層孔徑尺寸大多在納米尺度，因此，要對微孔隙地層，泥頁巖地層進(jìn)行有效封堵，鉆井液中必須添加納米尺寸的封堵劑，提高封堵劑與地層孔徑尺寸的配伍性，才能實(shí)現(xiàn)有效封堵。

現(xiàn)有的鉆井液防塌封堵劑主要有瀝青類、石蠟類和多元醇類，這些鉆井液防塌封堵劑在一定條件下都具有良好的封堵效果。但是，瀝青類封堵劑具有較高的熒光級別，其在探井中使用會受到限制，所以瀝青類封堵劑僅限于在低環(huán)保要求地區(qū)的生產(chǎn)井中使用；而石蠟類、多元醇類封堵劑則易起泡、易引起鉆井液黏度大幅度升高，其也不能滿足防塌鉆井液的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對的傳統(tǒng)封堵劑耐溫耐鹽性能不足，高溫高礦化度的復(fù)雜地層條件容易聚集沉降導(dǎo)致鉆井液的性能及穩(wěn)定性下降，封堵效果不理想的缺點(diǎn)，提供了一種耐高溫超細(xì)顆粒乳膠制備封堵劑的方法，本發(fā)明先從羅漢果中提取得多糖，再利用羅漢果多糖、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸進(jìn)行攪拌反應(yīng)，得反應(yīng)液，備用，將蒙脫石和鐵粉球磨得到的混合粉末用有機(jī)改性劑進(jìn)行改性，得超細(xì)有機(jī)改性混合粉末，將其和備用的反應(yīng)液加入高速剪切機(jī)中，進(jìn)行剪切，形成包裹結(jié)構(gòu)，最終得封堵劑，本發(fā)明利用羅漢果多糖制備得到反應(yīng)物作為膠骨架，與有機(jī)改性的蒙脫石和鐵粉顆粒復(fù)合，直接形成緊密的相互作用，形成致密物質(zhì)，具有一定的抗壓強(qiáng)度和耐高溫能力，與鉆井液有良好的配伍作用，能有效封堵地層的微裂縫。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取200～300g羅漢果，曬干后粉碎，過80～100目篩得羅漢果粉末，將羅漢果粉末按質(zhì)量比1:10與70～80℃熱水混合，攪拌3～5h后離心分離得上清液，并將上清液減壓濃縮至原體積20～30%，得濃縮液后加入到濃縮液質(zhì)量5～7倍無水乙醇中，攪拌混合1～2h后倒入索氏抽提中抽濾，得濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5加入混合溶劑，攪拌30～40min后過濾得濾液，將濾液按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，攪拌20～30min后離心分離得沉淀物，并冷凍干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按體積比5：1混合而得；

（2）稱取10～15g上述干燥物加入到反應(yīng)釜中，并依次加入30～40g甲基丙烯酸甲酯、20～30g丙烯酸、3～5g脂肪醇氧乙烯醚硫酸鈉、1～3g十二烷基硫醇和40～50g去離子水，放入水浴鍋中，升溫至60～70℃后加入5～10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，攪拌反應(yīng)3～5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得反應(yīng)液，備用；

（3）稱取100～120g蒙脫石和10～20g鐵粉，依次放入球磨機(jī)中球磨，過300～320目篩得混合粉末，將混合粉末按質(zhì)量比1:8與去離子水混合，攪拌30～50min后依次加入20～30g十二烷基三甲基溴化銨、12～16g十四烷基三甲基溴化銨和14～20g十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入后放入水浴鍋中，升溫至80～85℃，攪拌混合3～5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，抽濾，得濾液，用去離子水洗滌2～4次后放入烘箱中，在110～120℃條件下活化1～2h，即可得到有機(jī)改性混合物，加入球磨機(jī)中球磨至粒徑為0.5～0.7μm，收集得超細(xì)有機(jī)改性混合粉末；

（4）按質(zhì)量比1:2將上述超細(xì)有機(jī)改性混合粉末與步驟（2）備用的反應(yīng)液混合，并用高速剪切機(jī)在3000～4000r/min轉(zhuǎn)速下剪切20～30min，剪切后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)pH值為7.0～7.5，調(diào)節(jié)后加入3～5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，加熱至70～80℃條件下攪拌3～5h，攪拌后冷卻至室溫，出料，即可得到封堵劑。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：按重量份數(shù)計，分別選取100～120份清水、3～5份膨潤土、3～5份磺化酚醛樹脂、1～3份聚丙烯酸鉀、1～5份氫氧化鈉，4～6份氯化鈉，0.1～0.3份黃原膠、2～4份本發(fā)明制備得到的封堵劑、0.2～0.4份生石灰、15～25份重晶石，在8000～10000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合10～20min得鉆井液，適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層，添加本發(fā)明制備得到的封堵劑，可以使鉆井液濾失量降低40～50%，頁巖膨脹率降低30～40%，極壓潤滑系數(shù)降低40～50，封堵率高于96%，耐溫達(dá)250 ℃以上。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明利用羅漢果多糖制備得到反應(yīng)物作為膠骨架，與有機(jī)改性的蒙脫石和鐵粉顆粒復(fù)合，直接形成緊密的相互作用，形成致密物質(zhì)，封堵效果好，具有一定的抗壓強(qiáng)度和耐高溫能力；

（2）本發(fā)明制備得到的封堵劑與鉆井液有良好的配伍作用，不影響鉆井液的流變性能的同時可以顯著提高鉆井液的封堵能力，降低鉆井液的濾失量。

具體實(shí)施方式

稱取200～300g羅漢果，曬干后粉碎，過80～100目篩得羅漢果粉末，將羅漢果粉末按質(zhì)量比1:10與70～80℃熱水混合，攪拌3～5h后離心分離得上清液，并將上清液減壓濃縮至原體積20～30%，得濃縮液后加入到濃縮液質(zhì)量5～7倍無水乙醇中，攪拌混合1～2h后倒入索氏抽提中抽濾，得濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5加入混合溶劑，攪拌30～40min后過濾得濾液，將濾液按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，攪拌20～30min后離心分離得沉淀物，并冷凍干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按體積比5：1混合而得；稱取10～15g上述干燥物加入到反應(yīng)釜中，并依次加入30～40g甲基丙烯酸甲酯、20～30g丙烯酸、3～5g脂肪醇氧乙烯醚硫酸鈉、1～3g十二烷基硫醇和40～50g去離子水，放入水浴鍋中，升溫至60～70℃后加入5～10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，攪拌反應(yīng)3～5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得反應(yīng)液，備用；稱取100～120g蒙脫石和10～20g鐵粉，依次放入球磨機(jī)中球磨，過300～320目篩得混合粉末，將混合粉末按質(zhì)量比1:8與去離子水混合，攪拌30～50min后依次加入20～30g十二烷基三甲基溴化銨、12～16g十四烷基三甲基溴化銨和14～20g十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入后放入水浴鍋中，升溫至80～85℃，攪拌混合3～5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，抽濾，得濾液，用去離子水洗滌2～4次后放入烘箱中，在110～120℃條件下活化1～2h，即可得到有機(jī)改性混合物，加入球磨機(jī)中球磨至粒徑為0.5～0.7μm，收集得超細(xì)有機(jī)改性混合粉末；按質(zhì)量比1:2將上述超細(xì)有機(jī)改性混合粉末與備用的反應(yīng)液混合，并用高速剪切機(jī)在3000～4000r/min轉(zhuǎn)速下剪切20～30min，剪切后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)pH值為7.0～7.5，調(diào)節(jié)后加入3～5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，加熱至70～80℃條件下攪拌3～5h，攪拌后冷卻至室溫，出料，即可得到封堵劑。

實(shí)例1

稱取200g羅漢果，曬干后粉碎，過80目篩得羅漢果粉末，將羅漢果粉末按質(zhì)量比1:10與70℃熱水混合，攪拌3h后離心分離得上清液，并將上清液減壓濃縮至原體積20%，得濃縮液后加入到濃縮液質(zhì)量5倍無水乙醇中，攪拌混合1h后倒入索氏抽提中抽濾，得濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5加入混合溶劑，攪拌30min后過濾得濾液，將濾液按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，攪拌20min后離心分離得沉淀物，并冷凍干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按體積比5：1混合而得；稱取10g上述干燥物加入到反應(yīng)釜中，并依次加入30g甲基丙烯酸甲酯、20g丙烯酸、3g脂肪醇氧乙烯醚硫酸鈉、1g十二烷基硫醇和40g去離子水，放入水浴鍋中，升溫至60℃后加入5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得反應(yīng)液，備用；稱取100g蒙脫石和10g鐵粉，依次放入球磨機(jī)中球磨，過300目篩得混合粉末，將混合粉末按質(zhì)量比1:8與去離子水混合，攪拌30min后依次加入20g十二烷基三甲基溴化銨、12g十四烷基三甲基溴化銨和14g十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入后放入水浴鍋中，升溫至80℃，攪拌混合3h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，抽濾，得濾液，用去離子水洗滌2次后放入烘箱中，在110℃條件下活化1h，即可得到有機(jī)改性混合物，加入球磨機(jī)中球磨至粒徑為0.5μm，收集得超細(xì)有機(jī)改性混合粉末；按質(zhì)量比1:2將上述超細(xì)有機(jī)改性混合粉末與備用的反應(yīng)液混合，并用高速剪切機(jī)在3000r/min轉(zhuǎn)速下剪切20min，剪切后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)pH值為7.0，調(diào)節(jié)后加入3mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，加熱至70℃條件下攪拌3h，攪拌后冷卻至室溫，出料，即可得到封堵劑。

按重量份數(shù)計，分別選取100份清水、3份膨潤土、3份磺化酚醛樹脂、1份聚丙烯酸鉀、1份氫氧化鈉，4份氯化鈉，0.1份黃原膠、2份本發(fā)明制備得到的封堵劑、0.2份生石灰、15份重晶石，在8000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合10min得鉆井液，適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層，添加本發(fā)明制備得到的封堵劑，可以使鉆井液濾失量降低40%，頁巖膨脹率降低30%，極壓潤滑系數(shù)降低40，封堵率97%，耐溫達(dá)255℃。

實(shí)例2

稱取250g羅漢果，曬干后粉碎，過90目篩得羅漢果粉末，將羅漢果粉末按質(zhì)量比1:10與75℃熱水混合，攪拌4h后離心分離得上清液，并將上清液減壓濃縮至原體積25%，得濃縮液后加入到濃縮液質(zhì)量6倍無水乙醇中，攪拌混合1.5h后倒入索氏抽提中抽濾，得濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5加入混合溶劑，攪拌35min后過濾得濾液，將濾液按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，攪拌25min后離心分離得沉淀物，并冷凍干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按體積比5：1混合而得；稱取13g上述干燥物加入到反應(yīng)釜中，并依次加入35g甲基丙烯酸甲酯、25g丙烯酸、4g脂肪醇氧乙烯醚硫酸鈉、2g十二烷基硫醇和45g去離子水，放入水浴鍋中，升溫至65℃后加入8mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，攪拌反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得反應(yīng)液，備用；稱取110g蒙脫石和15g鐵粉，依次放入球磨機(jī)中球磨，過310目篩得混合粉末，將混合粉末按質(zhì)量比1:8與去離子水混合，攪拌40min后依次加入25g十二烷基三甲基溴化銨、14g十四烷基三甲基溴化銨和16g十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入后放入水浴鍋中，升溫至83℃，攪拌混合4h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，抽濾，得濾液，用去離子水洗滌3次后放入烘箱中，在115℃條件下活化1.5h，即可得到有機(jī)改性混合物，加入球磨機(jī)中球磨至粒徑為0.6μm，收集得超細(xì)有機(jī)改性混合粉末；按質(zhì)量比1:2將上述超細(xì)有機(jī)改性混合粉末與備用的反應(yīng)液混合，并用高速剪切機(jī)在3500r/min轉(zhuǎn)速下剪切25min，剪切后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)pH值為7.3，調(diào)節(jié)后加入4mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，加熱至75℃條件下攪拌4h，攪拌后冷卻至室溫，出料，即可得到封堵劑。

按重量份數(shù)計，分別選取110份清水、4份膨潤土、4份磺化酚醛樹脂、2份聚丙烯酸鉀、3份氫氧化鈉，5份氯化鈉，0.2份黃原膠、3份本發(fā)明制備得到的封堵劑、0.3份生石灰、20份重晶石，在9000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合15min得鉆井液，適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層，添加本發(fā)明制備得到的封堵劑，可以使鉆井液濾失量降低45%，頁巖膨脹率降低35%，極壓潤滑系數(shù)降低45，封堵率98%，耐溫達(dá)260℃。

實(shí)例3

稱取300g羅漢果，曬干后粉碎，過100目篩得羅漢果粉末，將羅漢果粉末按質(zhì)量比1:10與80℃熱水混合，攪拌5h后離心分離得上清液，并將上清液減壓濃縮至原體積30%，得濃縮液后加入到濃縮液質(zhì)量7倍無水乙醇中，攪拌混合2h后倒入索氏抽提中抽濾，得濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5加入混合溶劑，攪拌40min后過濾得濾液，將濾液按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，攪拌30min后離心分離得沉淀物，并冷凍干燥得干燥物；所述的混合液是氯仿和正丁醇按體積比5：1混合而得；稱取15g上述干燥物加入到反應(yīng)釜中，并依次加入40g甲基丙烯酸甲酯、30g丙烯酸、5g脂肪醇氧乙烯醚硫酸鈉、3g十二烷基硫醇和50g去離子水，放入水浴鍋中，升溫至70℃后加入10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，攪拌反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得反應(yīng)液，備用；稱取120g蒙脫石和20g鐵粉，依次放入球磨機(jī)中球磨，過320目篩得混合粉末，將混合粉末按質(zhì)量比1:8與去離子水混合，攪拌50min后依次加入30g十二烷基三甲基溴化銨、16g十四烷基三甲基溴化銨和20g十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入后放入水浴鍋中，升溫至85℃，攪拌混合5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，抽濾，得濾液，用去離子水洗滌4次后放入烘箱中，在120℃條件下活化2h，即可得到有機(jī)改性混合物，加入球磨機(jī)中球磨至粒徑為0.7μm，收集得超細(xì)有機(jī)改性混合粉末；按質(zhì)量比1:2將上述超細(xì)有機(jī)改性混合粉末與備用的反應(yīng)液混合，并用高速剪切機(jī)在4000r/min轉(zhuǎn)速下剪切30min，剪切后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)pH值為7.5，調(diào)節(jié)后加入5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%過硫酸銨溶液，加熱至80℃條件下攪拌5h，攪拌后冷卻至室溫，出料，即可得到封堵劑。

按重量份數(shù)計，分別選取120份清水、5份膨潤土、5份磺化酚醛樹脂、3份聚丙烯酸鉀、5份氫氧化鈉，6份氯化鈉，0.3份黃原膠、4份本發(fā)明制備得到的封堵劑、0.4份生石灰、25份重晶石，在10000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合20min得鉆井液，適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層，添加本發(fā)明制備得到的封堵劑，可以使鉆井液濾失量降低50%，頁巖膨脹率降低40%，極壓潤滑系數(shù)降低50，封堵率98%，耐溫達(dá)260℃。