本發(fā)明涉及石油工業(yè)的鉆井領(lǐng)域，具體地，涉及一種溫敏型堵漏劑組合物及其應(yīng)用和鉆井液及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆井常遇裂縫、孔隙、溶洞等易井漏地層，導(dǎo)致鉆井液大量漏失，不僅帶來(lái)巨額經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)嚴(yán)重影響鉆井施工的順利進(jìn)行。聚合物凝膠堵漏劑是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新興堵漏材料，承壓能力較強(qiáng)，堵漏效果良好，特別是對(duì)于巨大裂縫、溶洞等惡性漏失層，堵漏效果更為突出。然而，目前發(fā)展的聚合物凝膠堵漏劑具有一定的缺陷，特別是不能兼顧“進(jìn)得去”與“堵得住”，即堵漏凝膠的高強(qiáng)度與易泵送難以同時(shí)滿足。一般而言，易泵送的堵漏凝膠成膠程度很低，堵漏效果差，而高強(qiáng)度凝膠不易注入到地層中，甚至?xí)斐啥戮?。使用膠囊類延遲交聯(lián)劑雖然可以部分解決上述矛盾，但同時(shí)存在延遲時(shí)間較短、膠囊交聯(lián)劑熱穩(wěn)定性差、成本較高等弊端。
目前，國(guó)內(nèi)外發(fā)展的凝膠堵漏劑種類較少，主要分為兩類：第一類為線性大分子聚合物或線性大分子聚合物復(fù)配各粒徑固體顆粒形成的混合物，有時(shí)為了延時(shí)成膠也加入水溶性酚醛樹脂等交聯(lián)劑，使用的聚合物包括聚丙烯酰胺、丙烯酰胺-丙烯酸共聚物、疏水締合聚丙烯酰胺、黃原膠等，使用的固體顆粒包括核桃殼、油溶性丙烯酸樹脂微粒、超細(xì)碳酸鈣、石英砂等；第二類為適度交聯(lián)的體型聚合物，包括季戊四醇交聯(lián)的聚丙烯酸、接枝聚丙烯酰胺、交聯(lián)羧甲基纖維素、交聯(lián)羥乙基纖維素等。這兩類聚合物凝膠堵漏劑可控性均較差：第一類堵漏劑形成的凝膠強(qiáng)度僅與濃度有關(guān)，低濃度下強(qiáng)度較低而高濃度下又難以泵送，且延遲交聯(lián)不易實(shí)現(xiàn)；第二類堵漏劑雖然能通過吸收自由水不斷溶脹，逐漸形成堵漏凝膠，但吸水過程極易受到溫度、壓力等外界條件的影響，穩(wěn)定性較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的凝膠堵漏劑具有的強(qiáng)度和泵送能力難以兼得的缺陷，以及溶脹情況不易控制的缺陷，提供了一種易泵送進(jìn)入地層的且在地層溫度下具有提高強(qiáng)度的溫敏型堵漏劑組合物及其應(yīng)用和鉆井液及其應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種堵漏劑組合物，該組合物含有丙烯酰胺類聚合物和聚合醇；
其中，所述丙烯酰胺類聚合物的結(jié)構(gòu)單元主要由下式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種以及式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種構(gòu)成，且所述丙烯酰胺類聚合物的重均分子量為10,000,000-50,000,000g/mol；
所述聚合醇選自聚乙烯醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的一種或多種；
式(1)式(2)
其中，R1、R1'、R2和R2'各自獨(dú)立地選自H和C1-C6的烷基；R3選自C0-C6的亞烷基、亞苯基或-CO-NH-R5-，且R5為C0-C6的亞烷基；R4選自-COOM或-SO3M，其中，M為H或堿金屬元素。
本發(fā)明還提供了上述組合物在鉆井液中作為堵漏劑的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供了含有上述組合物作為堵漏劑的鉆井液。
本發(fā)明還提供了上述鉆井液在油氣鉆井中的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的堵漏劑組合物在作為堵漏劑用于鉆井液中進(jìn)行鉆井時(shí)，其能夠在常溫下具有良好的流變性易泵送；但在泵入地層后在地層溫度下能夠形成強(qiáng)度提高的堵漏凝膠，具有良好的溫敏性，其溶脹情況受地層環(huán)境因素影響較小，具有較高的可控性。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。
本發(fā)明提供一種堵漏劑組合物，該組合物含有丙烯酰胺類聚合物和聚合醇；
其中，所述丙烯酰胺類聚合物的結(jié)構(gòu)單元主要由下式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種以及式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種構(gòu)成，且所述丙烯酰胺類聚合物的重均分子量為10,000,000-50,000,000g/mol；
所述聚合醇選自聚乙烯醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的一種或多種；
式(1)式(2)
其中，R1、R1'、R2和R2'各自獨(dú)立地選自H和C1-C6的烷基；R3選自C0-C6的亞烷基、亞苯基或-CO-NH-R5-，且R5為C0-C6的亞烷基；R4選自-COOM或-SO3M，其中，M為H或堿金屬元素。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的堵漏劑組合物中含有的該丙烯酰胺類聚合物和聚合醇具有非常好的相容性，在它們的相互配合作用下，能夠在常溫下具有較低的粘度，保持良好的流變性，易于泵送入地層，而泵入地層后，在地層相對(duì)提高的溫度環(huán)境中粘度增加，并溶脹形成具有提高的強(qiáng)度的堵漏凝膠，獲得較好的堵漏效果。
根據(jù)本發(fā)明，所述丙烯酰胺類聚合物和聚合醇的用量可以根據(jù)具體的成膠時(shí)間、凝膠強(qiáng)度和地層溫度等進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，優(yōu)選情況下，所述丙烯酰胺類聚合物和聚合醇的重量比(以干重計(jì))為100：10-500，優(yōu)選為100：20-400，更優(yōu)選為100：50-200。
根據(jù)本發(fā)明，其中，上述C1-C6的烷基例如可以為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、正己基等。
上述C0-C6的亞烷基例如可以為C0的亞烷基、上述C1-C6的烷基所形成的亞烷基。其中，C0的亞烷基可以認(rèn)為僅是連接鍵或不存在，該基團(tuán)兩端的基團(tuán)將直接相連。
所述堿金屬元素例如可以為鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)等。
根據(jù)本發(fā)明，所述丙烯酰胺類聚合物的結(jié)構(gòu)單元主要由式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種以及式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種構(gòu)成，為了能夠更好地發(fā)揮該丙烯酰胺類聚合物的作用，優(yōu)選地，R1、R1'、R2和R2'各自獨(dú)立地選自H和C1-C4的烷基；R3選自C0-C4的亞烷基、亞苯基或-CO-NH-R5-，且R5為C1-C6的亞烷基；R4選自-COOH、-COONa、-COOK、-SO3H、-SO3Na或-SO3K。
更優(yōu)選地，R1、R1'、R2和R2'各自獨(dú)立地選自H、甲基、乙基和正丙基；R3選自C0的亞烷基、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-(CH2)2-CH2-、-CH2-CH(CH3)-CH2-、-C(CH3)2-CH2-、-CH2-C(CH3)2-、對(duì)亞苯基鄰亞苯基間亞苯基-CO-NH-CH2-、-CO-NH-CH2-CH2-、-CO-NH-CH2-CH2-CH2-、-CO-NH-CH(CH3)-CH2-、-CO-NH-CH2-CH(CH3)-、-CO-NH-CH2-(CH2)2-CH2-、-CO-NH-C(CH3)2-CH2-或-CO-NH-CH2-C(CH3)2-；R4選自-COOH、-COONa、-COOK、-SO3H、-SO3Na或-SO3K。
根據(jù)本發(fā)明，盡管所述丙烯酰胺類聚合物的重均分子量在10,000,000-50,000,000g/mol范圍內(nèi)即可，但是出于提高所述堵漏劑組合物的溫敏的堵漏性能考慮，優(yōu)選情況下，所述丙烯酰胺類聚合物的重均分子量為13,000,000-30,000,000g/mol，更優(yōu)選為15,000,000-20,000,000g/mol，例如18,000,000-20,000,000g/mol。其中，所述丙烯酰胺類聚合物的分子量分布系數(shù)為5.5以下，優(yōu)選為2-5.5，更優(yōu)選為2.5-5。
根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成所述丙烯酰胺類聚合物的式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元的含量可以在較寬范圍內(nèi)變動(dòng)，但是出于優(yōu)化所得的堵漏劑組合物的堵漏性能考慮，優(yōu)選情況下，式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元和式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為1：0.1-2，優(yōu)選為1：0.2-1，更優(yōu)選為1：0.3-0.6，例如1：0.4-0.5。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管所述丙烯酰胺類聚合物的結(jié)構(gòu)單元主要由式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種以及式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種構(gòu)成，其末端基團(tuán)并無(wú)特別限定，但是通常情況下為氫。所述丙烯酰胺類聚合物優(yōu)選為由式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種以及式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元中的一種或多種構(gòu)成的線性無(wú)規(guī)共聚物。
根據(jù)本發(fā)明，上述丙烯酰胺類聚合物可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備得到，優(yōu)選情況下，所述丙烯酰胺類聚合物的制備方法包括：在含水溶劑中，在氧化-還原引發(fā)體系和鏈轉(zhuǎn)移劑存在下將式(1')所示的化合物中的一種或多種與式(2')所示的化合物中的一種或多種進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，其中，
式(1')式(2')
其中，式(1')所示的化合物與式(2')所示的化合物可以根據(jù)上述聚合物的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行具體的選擇，R1、R1'、R2、R2'、R3、R5、R4和M也如上文中所描述的。
其中，式(1')所示的化合物的具體實(shí)例例如可以為下式所示的化合物中的一種或多種：
式(1'-1)中：R1和R1'為H(丙烯酰胺)；
式(1'-2)中：R1為甲基，R1'為H(甲基丙烯酰胺)；
式(1'-3)中：R1為乙基，R1'為H(乙基丙烯酰胺)；
式(1'-4)中：R1為H，R1'為甲基(2-丁烯酰胺)。
其中，式(2')所示的化合物的具體實(shí)例例如可以為下式所示的化合物中的一種或多種：
式(2'-1)中：R2和R2'為H，R3為C0的亞烷基，R4為-COOH(丙烯酸)；
式(2'-2)中：R2為甲基，R2'為H，R3為C0的亞烷基，R4為-COOH(甲基丙烯酸)；
式(2'-3)中：R2和R2'為H，R3為C0的亞烷基，R4為-SO3H(丙磺酸)；
式(2'-4)中：R2為甲基，R2'為H，R3為C0的亞烷基，R4為-SO3H(甲基丙磺酸)；
式(2'-5)中：R2為H，R2'為H，R3為對(duì)亞苯基，R4為-SO3H(對(duì)乙烯基苯磺酸)；
式(2'-6)中：R2為H，R2'為H，R3為-CO-NH-C(CH3)2-CH2-，R4為-SO3H(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)。
根據(jù)本發(fā)明，式(1')所示的化合物與式(2')所示的化合物的用量可以根據(jù)所需的丙烯酰胺類聚合物進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，優(yōu)選地，式(1')所示的化合物與式(2')所示的化合物的摩爾用量比為1：0.1-2，優(yōu)選為1：0.2-1，更優(yōu)選為1：0.3-0.6，例如1：0.4-0.5。
根據(jù)本發(fā)明，所述含水溶劑可以認(rèn)為是水，當(dāng)然也并不排出還含有其他的不會(huì)影響上述制備過程的其他溶劑(例如為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇等中的一種或多種)的水的混合物。但是優(yōu)選所述含水溶劑為水。其中，為了能夠獲得本發(fā)明分子量的丙烯酰胺類聚合物，優(yōu)選地，相對(duì)于1mol的式(1')所示的化合物與式(2')所示的化合物的摩爾總量，所述含水溶劑的用量為400-1000mL，優(yōu)選為500-800mL。
根據(jù)本發(fā)明，上述式(1')所示的化合物與式(2')所示的化合物進(jìn)行的自由基聚合反應(yīng)在氧化-還原引發(fā)體系和鏈轉(zhuǎn)移劑存在下進(jìn)行。其中，所述氧化-還原引發(fā)體系可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種氧化-還原引發(fā)體系，只要能夠引發(fā)聚合得到本發(fā)明的丙烯酰胺類聚合物即可，優(yōu)選地，所述氧化-還原引發(fā)體系中的氧化劑選自過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨和過氧化氫中的一種或多種。優(yōu)選地，所述氧化-還原引發(fā)體系中的還原劑選自硫酸亞鐵、氯化亞鐵、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀和硫代硫酸鈉中的一種或多種。為了能夠更好地發(fā)揮該氧化-還原引發(fā)體系中氧化劑和還原劑之間的配合作用，優(yōu)選地，所述氧化劑和還原劑的摩爾比1：0.2-1，優(yōu)選為1：0.3-0.5。盡管所述氧化劑和還原劑可以以固體形式引入到反應(yīng)體系中，也可以以水溶液的形式引入，例如采用濃度為0.03-0.06mol/L的所述氧化劑的水溶液，例如采用濃度為0.01-0.04mol/L的所述還原劑的水溶液。
根據(jù)本發(fā)明，所述氧化-還原引發(fā)體系可以根據(jù)所需的丙烯酰胺類聚合物進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，優(yōu)選地，相對(duì)于1mol的式(1')所示的化合物與式(2')所示的化合物的摩爾總量，所述氧化-還原引發(fā)體系的用量為0.3-2mmol，優(yōu)選為0.4-1.8mmol，更優(yōu)選為0.6-1.2mmol。
其中，所述鏈轉(zhuǎn)移劑可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的各種鏈轉(zhuǎn)移劑，只要能夠獲得本發(fā)明所需的丙烯酰胺類聚合物即可，優(yōu)選地，所述鏈轉(zhuǎn)移劑選自甲酸鈉、三硫代碳酸酯(也稱作2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-異丁酸)、二硫代甲酸酯和二硫代氨基甲酸酯中的一種或多種。所述鏈轉(zhuǎn)移劑可以以固體形式引入到反應(yīng)體系中，也可以以水溶液的形式引入，例如采用濃度為0.05-0.1mol/L的所述鏈轉(zhuǎn)移劑的水溶液。
根據(jù)本發(fā)明，所述鏈轉(zhuǎn)移劑可以根據(jù)所需的丙烯酰胺類聚合物進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，優(yōu)選地，相對(duì)于1mol的式(1')所示的化合物與式(2')所示的化合物的摩爾總量，所述鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為0.2-1mmol，優(yōu)選為0.3-0.8mmol。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述自由基聚合反應(yīng)的條件包括：溫度為10-40℃(優(yōu)選為20-40℃)，時(shí)間為8-15h(優(yōu)選為10-12h)。
根據(jù)本發(fā)明，為了能夠出去體系中的一些可能的金屬成分，優(yōu)選地，所述丙烯酰胺類聚合物的制備方法中，所述自由基聚合反應(yīng)還在螯合劑存在下進(jìn)行。在該情況下，通過螯合劑的作用，便可順利地通過螯合作用抑制一些可能的金屬離子。所述螯合劑例如可以選自乙二胺四乙酸及其鹽(例如乙二胺四乙酸鈉)、二乙烯三胺五乙酸及其鹽(例如二乙烯三胺五乙酸鈉)和丙二胺四乙酸及其鹽(例如丙二胺四乙酸鈉)中的一種或多種。優(yōu)選地，相對(duì)于1mol的式(1')所示的化合物與式(2')所示的化合物的摩爾總量，所述螯合劑的用量為0.1-0.3mmol。所述螯合劑可以以固體形式引入到反應(yīng)體系中，也可以以水溶液的形式引入，例如采用濃度為0.005-0.015mol/L的所述螯合劑的水溶液。
根據(jù)本發(fā)明，為了能夠更好地控制上述自由基聚合反應(yīng)的進(jìn)行，優(yōu)選地，所述丙烯酰胺類聚合物的制備方法包括：先將式(1')所示的化合物、式(2')所示的化合物、所述含水溶劑、所述氧化-還原引發(fā)體系中的氧化劑、所述鏈轉(zhuǎn)移劑和任選的螯合劑進(jìn)行混合(該混合條件例如可以包括在150-300rpm的攪拌速度下、10-40℃下混合20-40min)，而后再在惰性氣氛下，引入所述氧化-還原引發(fā)體系中的還原劑并進(jìn)行所述自由基聚合反應(yīng)。該惰性氣氛例如可以是向反應(yīng)體系中通入氮?dú)?、氦氣、氖氣、氬氣等中的一種或多種10-30min以除氧所形成。
根據(jù)本發(fā)明，為了能夠?qū)⒈０奉惥酆衔飶纳鲜龇磻?yīng)產(chǎn)物中提取出來(lái)，該方法還可以包括：將所述自由基聚合反應(yīng)的產(chǎn)物于70-100℃下干燥8-10h。
根據(jù)本發(fā)明，作為所述堵漏劑組合物的另一重要成分的聚合醇為聚乙烯醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的一種或多種，特別是選自表觀粘度為600-150,000mPa·s的上述聚合醇。
其中，優(yōu)選地，所述聚乙烯醇為PVA-1788(表觀粘度為80,000mPa·s)、PVA-1799、PVA-2088(表觀粘度為90,000mPa·s)、PVA-2099、PVA-0588(表觀粘度為20,000mPa·s)和PVA-2488(表觀粘度為110,000mPa·s)中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述聚乙二醇為PEG-800、PEG-1000、PEG-1450、PEG-2000、PEG-3000、PEG-4000、PEG-6000和PEG-8000中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述丙二醇為PPG-600、PPG-1000、PPG-1500、PPG-2000、PPG-3000、PPG-4000、PPG-6000和PPG-8000中的一種或多種。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚合醇為PEG-6000。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚合醇為PVA-1788。
上述聚合醇可以是市售品，也可以由本領(lǐng)域常規(guī)的方法制得，本發(fā)明在此不再贅述。
盡管本發(fā)明沒有特別的描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，上述組合物還可以含有一些堵漏劑通常添加的添加劑，例如固體顆粒堵漏材料等，但是本發(fā)明的組合物可以不含有任何交聯(lián)劑或其類似作用的化學(xué)品，在不含有交聯(lián)劑下，本發(fā)明的組合物作為堵漏劑仍然可以在地層中進(jìn)行溶脹，獲得較高的粘度，提高的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)堵漏的作用。
本發(fā)明還提供了上述組合物在鉆井液中作為堵漏劑的應(yīng)用。
本發(fā)明提供了一種含有上述組合物作為堵漏劑的鉆井液。
本發(fā)明提供了堵漏劑組合物在作為堵漏劑用于鉆井液中進(jìn)行鉆井時(shí)，其能夠在常溫下具有良好的流變性易泵送；但在泵入地層后在地層溫度下能夠形成強(qiáng)度提高的堵漏凝膠，具有良好的溫敏性，其溶脹情況受地層環(huán)境因素影響較小，具有較高的可控性。該組合物在鉆井液中的含量可以根據(jù)所需的延遲凝膠時(shí)間和地層溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，優(yōu)選地，所述組合物的含量為2-5重量％(相對(duì)于鉆井液的總重量)。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明對(duì)上述鉆井液體系沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種鉆井液體系，只要向這些常規(guī)的鉆井液體系中添加入本發(fā)明的共聚物即可。作為這樣的常規(guī)鉆井液體系例如可以為氯化鉀-聚合醇鉆井液、有機(jī)硅鉆井液和陽(yáng)離子鉆井液中的一種或多種。所述氯化鉀-聚合醇鉆井液可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種氯化鉀-聚合醇鉆井液，例如可以為氯化鉀-聚乙二醇鉆井液、氯化鉀-聚丙二醇鉆井液、氯化鉀-乙二醇/丙二醇共聚物鉆井液、氯化鉀-聚丙三醇鉆井液和氯化鉀-聚乙烯乙二醇鉆井液中的一種或多種；所述有機(jī)硅鉆井液可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種有機(jī)硅鉆井液，所述有機(jī)硅鉆井液中的有機(jī)硅可以為選自甲基硅醇鈉、甲基硅醇鉀和有機(jī)硅腐植酸鉀中的一種或多種。所述陽(yáng)離子鉆井液可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種陽(yáng)離子鉆井液，所述陽(yáng)離子鉆井液中的陽(yáng)離子可以為選自2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨和陽(yáng)離子聚丙烯酰胺中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明，所述鉆井液優(yōu)選為水基鉆井液，除了水和上述的共聚物以外，其可以含有作為水基鉆井液的其他添加劑，優(yōu)選情況下，本發(fā)明的鉆井液含有膨潤(rùn)土、增粘劑、防塌劑、潤(rùn)滑劑、氯化鈣、碳酸鈉、硫酸鋇等中的一種或多種。其中，各個(gè)添加劑為本領(lǐng)域常規(guī)的添加劑，本發(fā)明在此不再贅述。優(yōu)選所述鉆井液中不含有交聯(lián)劑，具體如上所描述的。
本發(fā)明還提供上述鉆井液在油氣鉆井中的應(yīng)用。
當(dāng)采用本發(fā)明的組合物作為堵漏劑用于鉆井液中并進(jìn)行鉆井時(shí)，其能夠在輸送入地層的過程中保持較低的粘度，從而具有較易輸送的流變性；而到達(dá)地層后，能夠不存在交聯(lián)劑作用下，仍然能夠通過地層溫度的作用，粘度增大，強(qiáng)度提高，實(shí)現(xiàn)封堵效果。
以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
以下實(shí)施例和對(duì)比例中，重均分子量和分子量分布指數(shù)是采用GPC凝膠色譜(實(shí)驗(yàn)儀器為美國(guó)waters公司的凝膠色譜儀，型號(hào)為E2695)進(jìn)行測(cè)量。
制備例1
將1mol總量的丙烯酰胺和丙烯酸(摩爾比為1：0.5)加入到500mL的水中，并加入0.2mmol乙二胺四乙酸鈉、0.4mmol過硫酸銨和0.6mmol甲酸鈉，于室溫(約20℃)下、180rpm攪拌速率下混合30min；而后向體系中通氮?dú)?5min以除氧；然后滴加入0.2mmol的亞硫酸氫鈉(以濃度為0.02mol/L的水溶液形式)(約5min滴畢)，并于30℃下反應(yīng)10h；采用終止劑終止反應(yīng)后，將所得產(chǎn)物于90℃下干燥10h，并粉碎得到丙烯酰胺類聚合物A1。該聚合物的重均分子量為16,000,000g/mol，分子量分布系數(shù)為4，經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測(cè)，式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1和R1'為H)與式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R2和R2'為H，R3為C0的亞烷基，R4為-COOH)的摩爾比為1：0.3。
制備例2
將1mol總量的甲基丙烯酰胺和丙磺酸(摩爾比為1：0.4)加入到500mL的水中，并加入0.3mmol乙二胺四乙酸鈉、0.8mmol過硫酸鈉和0.8mmol甲酸鈉，于室溫(約20℃)下、200rpm攪拌速率下混合35min；而后向體系中通氮?dú)?0min以除氧；然后滴加入0.3mmol的硫代硫酸鈉(以濃度為0.02mol/L的水溶液形式)(約5min滴畢)，并于40℃下反應(yīng)8h；采用終止劑終止反應(yīng)后，將所得產(chǎn)物于90℃下干燥8h，并粉碎得到丙烯酰胺類聚合物A2。該聚合物的重均分子量為15,000,000g/mol，分子量分布系數(shù)為3.5，經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測(cè)，式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1為甲基，R1'為H)與式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R2和R2'為H，R3為C0的亞烷基，R4為-SO3H)的摩爾比為1：0.4。
制備例3
將1mol總量的丙烯酰胺和丙烯酸(摩爾比為1：0.6)加入到800mL的水中，并加入0.2mmol乙二胺四乙酸鈉、0.2mmol過硫酸銨和0.4mmol甲酸鈉，于室溫(約20℃)下、150rpm攪拌速率下混合40min；而后向體系中通氮?dú)?5min以除氧；然后滴加入0.1mmol的亞硫酸氫鈉(以濃度為0.02mol/L的水溶液形式)(約5min滴畢)，并于30℃下反應(yīng)12h；采用終止劑終止反應(yīng)后，將所得產(chǎn)物于90℃下干燥10h，并粉碎得到丙烯酰胺類聚合物A3。該聚合物的重均分子量為18,000,000g/mol，分子量分布系數(shù)為4.2，經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測(cè)，式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1和R1'為H)與式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R2和R2'為H，R3為C0的亞烷基，R4為-COOH)的摩爾比為1：0.6。
制備例4
將1mol總量的丙烯酰胺和丙烯酸(摩爾比為1：0.5)加入到500mL的水中，并加入0.2mmol乙二胺四乙酸鈉、0.2mmol過硫酸銨和0.3mmol甲酸鈉，于室溫(約20℃)下、250rpm攪拌速率下混合40min；而后向體系中通氮?dú)?0min以除氧；然后滴加入0.1mmol的亞硫酸氫鈉(以濃度為0.01mol/L的水溶液形式)(約5min滴畢)，并于20℃下反應(yīng)14h；采用終止劑終止反應(yīng)后，將所得產(chǎn)物于90℃下干燥10h，并粉碎得到丙烯酰胺類聚合物A4。該聚合物的重均分子量為20,000,000g/mol，分子量分布系數(shù)為4，經(jīng)紅外、核磁共振氫譜和碳譜分析檢測(cè)，式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元(R1和R1'為H)與式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元(R2和R2'為H，R3為C0的亞烷基，R4為-COOH)的摩爾比為1：0.5。
制備例5
根據(jù)制備例1所述的方法，不同的是，過硫酸銨加量為1.2mmol，亞硫酸氫鈉為0.5mmol，甲酸鈉的用量為1mmol，從而制得丙烯酰胺類聚合物A5。該聚合物的重均分子量為10,000,000g/mol。
制備對(duì)比例1
根據(jù)制備例1所述的方法，不同的是，過硫酸銨加量為1.5mmol，亞硫酸氫鈉為1mmol，甲酸鈉的用量為1.5mmol，通氮?dú)?0min，聚合反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為6h，從而制得丙烯酰胺類聚合物DA1。該聚合物的重均分子量為5,000,000g/mol。
測(cè)試?yán)?
分別配制3重量％的堵漏劑水溶液(堵漏劑的配方見表1所示)，室溫(約25℃)下分別測(cè)量該堵漏劑水溶液的初始表觀粘度、初始彈性模量和初始粘性模量，結(jié)果見表1所示，其中，
初始表觀粘度是采用布氏粘度計(jì)DV-1進(jìn)行測(cè)試的，具體過程包括：將上述堵漏劑水溶液倒入到粘度測(cè)定杯中，使用4號(hào)轉(zhuǎn)子，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為0.3轉(zhuǎn)/分，穩(wěn)定后讀取粘度值。
初始彈性模量和初始粘性模量是采用哈克流變儀進(jìn)行測(cè)試的，具體過程包括：選用哈克流變儀“震蕩頻率掃描”模式，設(shè)定形變?yōu)?0％，設(shè)定頻率范圍為0.1-10Hz，恒溫下測(cè)試模量隨頻率的變化，讀取1Hz頻率對(duì)應(yīng)的粘性模量與彈性模量。
表1
注：以上重量比以干重計(jì)。
測(cè)試?yán)?
根據(jù)測(cè)試?yán)?所述的方法，分別配制3重量％的堵漏劑水溶液(堵漏劑的配方見表1所示)，并在60℃、90℃和120℃靜置指定時(shí)間(具體見表2和表3所示)后，分別測(cè)試表觀粘度、彈性模量和粘性模量，結(jié)果見表2和表3所示：
表2
表3
通過表1-表3可以看出，本發(fā)明在常溫下粘度較低，易于泵送；高溫下，能夠形成具有一定強(qiáng)度的凝膠；在相同溫度下，隨著靜置時(shí)間增加，粘度、彈性模量和粘性模量相應(yīng)增大；相對(duì)于對(duì)比例，實(shí)施例的粘度以及粘彈性模量更大。
測(cè)試?yán)?
如測(cè)試?yán)?所述的配置3重量％的堵漏劑水溶液，并采用高溫高壓漏失儀評(píng)價(jià)聚合物凝膠堵漏劑的堵漏性能，具體過程包括：取20-40目的石英砂200g填充在高溫高壓漏失儀下層，并裝入上述堵漏劑水溶液至刻度線；將增壓器裝入連通閥桿上端，將回壓器裝入下連通閥桿下端，兩端插入定位銷定位，并連接氮?dú)庠?；調(diào)整回壓器使其指示0.7Mpa壓力值；打開頂閥保持0.7Mpa壓力，升溫指定溫度(具體見表4所示)并靜置一定的時(shí)間后，迅速將增壓器調(diào)整至4.2Mpa，打開底閥、計(jì)時(shí)；使用量筒收集30min內(nèi)流出的堵漏劑溶液，讀取流出體積，結(jié)果見表4所示：
表4：不同測(cè)試溫度下的不同時(shí)間后的流出體積量
通過表4可以看出，本發(fā)明隨著溫度增加，漏失量減少，堵漏效果增加，表現(xiàn)出較好的溫敏性。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。