[0001] 本发明属于石油天然气钻井技术领域，具体涉及到一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒的制备方法和应用。

[0002] 油基钻井液是石油钻井过程中不可或缺的材料，其作用包括减少钻柱与井壁或套管之间的摩擦、携屑返回地面、将堵漏材料携带至漏点。而石油钻井深度在数千米至万米左右，如今甚至达到了万米深井，钻井液压力随地层深度每增加100米就至少增加1Mpa，数千米到万米左右的深度静压可达数十兆帕到百兆帕，在如此高压下，微小的裂缝都可以产生较大的钻井液漏失，因此，需要利用油基钻井液携带堵漏剂进入漏失点，完成堵漏工作。石油钻井油基钻井液堵漏材料众多，其中包括有机、无机、刚性等各种不同性质材料和各种颗粒、粉末、纤维、片状等不同形状结构材料。

[0003] 水凝胶作为一种有弹性、高强度的材料，具有较好的应用前景。双网络水凝胶由两种聚合物组成，形成了特殊的网状结构，具有环保、力学性能高、低成本等优点。然而由于传统水凝胶在抗高温性能和抗压强度方面存在一定的局限性，且以水为连续相，对油侵的抵抗能力很差，只适用于水基钻井液，而目前适用于油基钻井液的凝胶堵漏剂普遍存在凝胶强度不高、抗温性能差等缺陷，无法在超高温地层中使用的缺点，在井下钻井堵漏作业中，水凝胶面临水热降解等恶劣条件，如何提高其抗温性能成为其可否应用的关键。

[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0028] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0029] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

[0030] 本发明实施例所用原料无特殊说明均为市售。

[0031] 实验所用单体及引发剂由阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)提供。有机试剂购自强盛功能化工有限公司(中国江苏省)、凌峰化工回收有限公司(中国上海)。所有化学品均为分析纯级，并按原样使用。使用去离子水制备溶液。

[0032] 表1

[0033]名称 市售渠道
2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸(AMPS) 阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)
甲基丙烯酸甲酯 阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)
N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA) 阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)
聚乙烯亚胺 阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)
α‑酮戊二酸 阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)
丙烯酰胺(AM) 阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)
白油 深圳市杰优润滑油有限公司
聚乙二醇(PEG200) 上海凌峰化学试剂有限公司(中国上海)
乙二醇(EG200)溶剂 江苏强盛功能化学股份有限公司(中国江苏)
甘油 上海凌峰化学试剂有限公司(中国上海)

[0034] 实施例1

[0035] 本发明提供的一种油基钻井液用抗高温高强度凝胶堵漏颗粒的制备方法：

[0036] (1)在烧杯中加入50ml的水与5.1815g的2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸(AMPS)和5.1815g甲基丙烯酸甲酯，将得到的2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙磺酸与甲基丙烯酸甲酯的混合溶液放在磁力搅拌机上以500r/pm的速度进行搅拌。

[0037] (2)向步骤(1)中正在搅拌的2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙烷磺酸溶液中加入0.1545g的N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、0.1545g的聚乙烯亚胺和0.015gα‑酮戊二酸，根据所制溶液的用量调整通氮气时间，此步骤制得用量为以0.8L/min的流速通氮气0.5h，以此次操作为基础用量，每增加一倍用量，通氮气时间增加半小时。

[0038] (3)停止步骤(2)中的搅拌与通氮气，用移液枪将步骤(2)所得溶液移入5ml安剖瓶中，放入真空机，根据安剖瓶大小控制抽真空的时间，容量为5ml的安剖瓶的真空时间为30min，容量瓶容量每增加5ml，通氮气时间增加30分钟，此实施例为容量5ml的安剖瓶，真空时间为30min。

[0039] (4)将步骤(3)所得安剖瓶在365nm的紫外灯照射下反应12h，取出形成的第一网络凝胶。

[0040] (5)将142.16g丙烯酰胺和0.2922g酮戊二酸溶解到600ml的水中，用玻璃棒搅拌，随后移入1000ml容量瓶中进行定容，得到双网络溶液。

[0041] (6)将步骤(4)所制得的第一网络凝胶浸泡在步骤(5)中的双网络溶液，密封浸泡24h。

[0042] (7)取出步骤(6)所制得的凝胶用保鲜膜包裹在365nm的紫外灯照射下反应12h，制得基础双网络水凝胶(DN)。

[0043] (8)将步骤(7)所制得的双网络水凝胶与1L的聚乙二醇(PEG200)试剂进行置换反应，直至反应完全，将反应产物放入白油中分别经120℃与150℃高温反应得到凝胶堵漏颗粒1。

[0044] 对比例1

[0045] 与实施例1不同之处在于步骤(8)中将步骤(7)所制得的双网络水凝胶与乙二醇(EG200)试剂进行置换反应中，直至反应完全，将反应产物放入白油中分别经120℃与150℃高温反应得到凝胶堵漏颗粒2。

[0046] 对比例2

[0047] 与实施例1不同之处在于步骤(8)中将步骤(7)所制得的双网络水凝胶与1L的甘油试剂进行置换反应，直至反应完全，将反应产物放入白油中分别经120℃与150℃高温反应得到凝胶堵漏颗粒3。

[0048] 对比例3

[0049] (1)在烧杯中加入50ml的水与5.1815g的2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸(AMPS)和5.1815g甲基丙烯酸甲酯，将得到的2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙磺酸与甲基丙烯酸甲酯的混合溶液放在磁力搅拌机上以500r/pm的速度进行搅拌。

[0050] (2)向步骤(1)中正在搅拌的2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙烷磺酸溶液中加入0.1545g的N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、0.1545g的聚乙烯亚胺和0.015gα‑酮戊二酸，根据所制溶液的用量调整通氮气时间，此步骤制得用量为以0.8L/min的流速通氮气0.5h，以此次操作为基础用量，每增加一倍用量，通氮气时间增加半小时。

[0051] (3)停止步骤(2)中的搅拌与通氮气，用移液枪将步骤(2)所得溶液移入5ml的安剖瓶中了，放入真空机，根据安剖瓶大小控制抽真空的时间，容量为5ml的安剖瓶的真空时间为30min，容量瓶容量每增加5ml，通氮气时间增加30分钟，此实例为容量5ml的安剖瓶，真空时间为30min。

[0052] (4)将步骤(3)所得安剖瓶在365nm的紫外灯照射下反应12h，取出形成的第一网络凝胶。

[0053] (5)将142.16g丙烯酰胺和0.2922g酮戊二酸溶解到600ml的水中，用玻璃棒搅拌，随后移入1000ml容量瓶中进行定容，得到双网络溶液。

[0054] (6)将步骤(4)所制得的第一网络凝胶浸泡在步骤(5)中的双网络溶液，密封浸泡24h。

[0055] (7)取出步骤(6)所制得的凝胶用保鲜膜包裹在365nm的紫外灯照射下反应12h，制得基础双网络水凝胶(DN)。

[0056] (8)将步骤(7)所制得的双网络水凝胶放入白油中分别经120℃与150℃高温反应得到未浸泡任何试剂的双网络水凝胶。

[0057] 对比例4

[0058] 与实施例1不同之处在于步骤(1)中不添加甲基丙烯酸甲酯，仅添加10.363g的2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸。

[0059] 对比例5

[0060] 与实施例1不同之处在于步骤(2)中不添加聚乙烯亚胺，仅添加0.309g的N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.015gα‑酮戊二酸。

[0061] 对比例6

[0062] 与实施例1不同之处在于步骤(1)中不添加甲基丙烯酸甲酯，仅添加10.363g的2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸；步骤(2)中不添加聚乙烯亚胺，仅添加0.309g的N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和0.015gα‑酮戊二酸。

[0063] 表2

[0064]

[0065]

[0066] 图1为不同温度下凝胶在白油中的质量变化，结果表明，在120℃下经试剂置换反应后的凝胶样品溶胀率在1左右，可见其在高温情况下未产生较大程度的水解反应，而未经试剂置换反应的凝胶样品溶胀率在0.2左右，可见其产生了较大程度的水解反应；在150℃下，未经试剂置换反应后的凝胶样品溶胀率远高于1，表明其内部结构已经发生破坏，已经开始吸收其他物质；

[0067] 在压缩试验过程中，按照GB/T7757‑93的要求，将水凝胶样品切割成圆柱形(高12±0.5mm，直径28±0.5mm)，并在伺服控制的液压加载装置(SHM‑60T，中国)下以2mm/min的加载速率进行压缩。记录承压荷载和压程的关系曲线并绘制双网络水凝胶的应力‑应变曲线。根据所得图2应力应变曲线可见经试剂置换反应后再经与白油高温反应后的凝胶样品抗压强度增高；综上所述，各试剂置换反应后再经与白油高温反应的凝胶样品中，使用实例1聚乙二醇试剂进行置换反应的抗压强度效果最好。

[0068] 选取120℃与150℃抗压强度最高的水凝胶进行堵漏实验，图3表明无论在120℃还是150℃，使用实例1聚乙二醇试剂进行置换反应比使用甘油进行置换反应的漏失压力高得多，随着温度的升高，两种水凝胶漏失压力都有下降。

[0069] 结果表明，多次有机试剂浸泡置换反应后制备得到的水凝胶颗粒具有热稳定性好、抗温性强、抗压强度高等优点，能够提高高温油基钻井液堵漏的成功率。

[0070] 其中使用聚乙二醇试剂进行置换反应后经与白油高温反应后的凝胶样品抗压强度和堵漏效果最好。

[0071] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的范围当中。