油基钻井液用丙烯酸树脂类抗高温纳米封堵剂的研制

摘要

针对微裂缝发育的高温复杂地层油基钻井液井壁失稳问题,从提高封堵性能和高温稳定性出发,以苯乙烯(ST)、甲基苯烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)为原料,采用种子乳液聚合法,研制了一种油基钻井液抗高温纳米封堵剂。利用红外光谱仪分析了其分子结构,热重实验分析了其热稳定性,利用激光粒度仪和扫描电镜分析了其微观结构,研究了不同加量条件下对油基钻井液流变、滤失和高温高压滤失量的影响,利用中压砂床封堵实验和高温高压砂盘封堵实验研究了纳米封堵剂对不同粒度范围的砂床和平均孔径为5μm的陶瓷砂盘的封堵效果,并通过扫描电镜观察了封堵前后陶瓷砂盘的微观结构变化。结果表明封堵剂分布均匀,粒径分布较为集中,平均粒径为92 nm,热稳定性良好。加入纳米封堵剂后,油基钻井液体系流变性稳定,电稳定性有一定提高,API和高温高压滤失量明显降低。中压砂床实验和高温高压砂盘封堵实验证实合成的纳米封堵剂具有优良的封堵效果,封堵后由于吸附了较多纳米封堵剂,陶瓷砂盘表面致密性变强。同时,该纳米封堵剂具有优异的抗高温能力,200℃老化后,加入纳米封堵剂的钻井液仍具有较低的高温高压滤失量和砂盘滤失量。