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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,甘孜州钻井液,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,钻井液配方,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%,钻井液振动筛,乳化剂配比:4:1(质量比),65℃恒温水浴4h。

纳米聚合物微球封堵剂的制备及特性页岩具有极低的渗透率和的孔喉尺寸,传统封堵剂难以在页岩表面形成有效的泥饼,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的孔喉,阻止液相侵入地层,维持井壁稳定,保护储层。以(St)、酸甲酯(MMA)为单体,钻井液清洁器,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用乳液聚合法制备了纳米聚合物微球封堵剂SD-seal。通过红外光谱、透射电镜、热重分析和激光粒度分析对产物进行了表征,通过龙马溪组岩样的压力传递实验研究了其封堵性能。结果表明,SD-seal纳米粒子分散性好,形状规则(基本为球形),粒度较均匀(20 nm左右),分解温度高达402.5℃,热稳定性好,阻缓压力传递,使龙马溪组页岩岩心渗透率降低95%。

针对现有防塌封堵剂沥青类荧光级别高,石蜡类、聚合醇类易起泡、易大幅增大钻井液黏度,不能满足防塌钻井液需要的缺点,应用二异酸酯、和多羟基化合物合成出了一种新型封堵剂JA。应用荧光分光光度计和高温高压封堵仪研究了JA的荧光性和封堵性,评价了JA钻井液的流变性能。结果表明:JA荧光强度与蒸馏水近似;120℃、3.5 MPa条件下JA能在微裂缝和孔隙处快速封堵,形成致密封堵层;3%JA加入钻井液中不增黏不增稠,对钻井液体系流变性基本无影响。

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