有机纳米封堵剂的制备及性能评价

由于国家能源战略需求,对页岩气开采越来越重要,为了在水基钻井液钻进过程中安全钻到所需地层,需要纳米级别颗粒才能进行有效封堵。本以此为研究基础背景,发现水基钻井液中存在微米颗粒,不存在纳米级颗粒,而无机纳米材料存在着易团聚、封堵效果差等缺点。基于上述存在问题,本以有机聚合物纳米粒子为研究对象,从制备、性能评价、微观封堵模拟三个方面展开研究。主要研究内容如下:一,在聚合物纳米颗粒的制备方面,用酸甲酯(MMA)、酸羟乙酯(HEMA)作为反应单体,过硫酸钾作为引发剂,以乳液聚合原理为基础,制备出一种聚合物纳米粒子封堵剂,产物记做DG1。实验测得佳反应条件为:引发剂量:0.5%(占单体总质量的百分数),搅拌速率:150r/min,反应单体佳比例:HEMA:MMA=3:1,反应单体浓度:20%,乳化剂配比:4:1(质量比),65℃恒温水浴4h。

有机纳米封堵剂的制备及性能评价

二,在封堵性能评价方面,本文采用与泥页岩地层渗透率相同的人造泥饼作为模拟地层,在一定温度压力下通过测试封堵前后泥饼渗透率的变化来对封堵性能进行评价。向磺化钻井液中添加3%的DG1,泥饼渗透率降低率达到63.4%,封堵效果良好,且对钻井液粘度的影响不大。三,用PFC2D软件对封堵实验进行模拟。模拟研究了各种不同状态下封堵过程,当封堵颗粒浓度达4%以后,封堵效果佳且保持不变,与之前封堵实验结果相印证,为后续微观封堵模拟研究提供了良好的基础。

水基钻井液用阳离子型封堵剂的合成及性能

以(St)、酸丁酯(BA)及阳离子可聚合单体,利用乳液聚合方法制备水基钻井液用阳离子型封堵剂,采用红外光谱分析了封堵剂的结构特点。泥球浸泡实验结果表明,质量分数为5.0%的阳离子型封堵剂乳液和饱和盐水抑制黏土水化性能相当。评价了阳离子型封堵剂对CaCl_2无土相钻井液性能的影响。结果表明,加入质量分数为2.0%的阳离子型封堵剂,可将CaCl_2质量分数为25.0%的无土相钻井液的高温高压滤失量(120~130℃)控制在10.0mL左右。