本發明涉及超深常規井、深頁巖氣勘探開發的固井輔料，特別是一種固井抗污染隔離液用高溫懸浮劑及制備方法。

背景技術：

1、隨著油氣資源勘探向深部地層挺進，超深井、深層頁巖氣井，井溫高、壓力高，在完井時遇情況日益增多，這對鉆井液、隔離液、水泥漿等入井流體提出了嚴峻的技術挑戰。主要體現在高溫條件下各種入井流體的相容性穩定性提出了更高的要求。

2、水基和油基鉆井液的大規模的應用,能有效的提高鉆井時效、保護環境、同時能降低鉆井成本，但在固井時，由于水泥漿中水泥成分復雜，各種化學反應較多，特別是在地層溫度較高時，鉆井液與水泥漿相容性極差。兩者3:7或者1:9的比例混合接觸后漿體會出現閃凝、絮凝等現象而失去流動性，嚴重影響固井施工安全。

3、在現有技術中，為了固井施工安全和提高固井質量，通常采取的方式是使用隔離液或者前置液，把鉆井液和水泥漿隔離開，避免產生污染。隔離液和鉆井液中的固相顆粒一般是惰性材料，各種外加劑配伍性良好，相容性較好。抗高溫隔離液體系通常多由高溫懸浮穩定材料、控制失水材料、提高沖洗效率的表面活性劑以及調節密度的加重材料構成，其中懸浮劑是主要材料，起著決定性作用。而隔離液在和水泥漿接觸的瞬間，由于各種反應及隔離液中懸浮劑對水泥漿的影響，導致兩者相容性差，流動度低。在施工期間由于瞬時的壓力升高導致井漏和后期的頂替效率降低，從而影響固井質量，為了進一步保證固井施工安全，提高井筒質量，本公司開發出一種固井用抗污隔離液用高溫懸浮劑。

4、發明人基于一些現有技術，結合自己的經驗，研發一款固井抗污染隔離液用高溫懸浮劑。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種固井抗污染隔離液用高溫懸浮劑及制備方法，解決了現有隔離液中懸浮劑耐高溫效果不佳從而導致隔離液與水泥漿混合產生增稠、絮凝等現象的問題。

2、需要說明的是，在固井時注入水泥漿時，水泥漿容易與鉆井液進行混合。目前的解決方法是，在鉆井液和水泥漿之間加入隔離液將兩者隔絕開來。對于普通油氣井而言，可以采用一般的懸浮劑配制成隔離液進行使用；但在超深井、深層頁巖氣井中，由于溫度高、壓力高，懸浮劑會在高溫下分解從而失去原本的懸浮效果，導致隔離液的穩定性差，因發生固液相分離失去原有隔離效果。此外，分解后的懸浮劑，也會與水泥漿中存在的水泥顆粒、ca2+等發生作用，污染液體體系。

3、本發明的目的通過以下技術方案來實現：

4、第一方面，提供了一種固井抗污染隔離液用高溫懸浮劑，包括：

5、調節劑a，其由苯乙烯磺酸鈉、聚乙二醇二丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰、醛酮縮合物、改性硅粉顆粒、改性酰亞胺芳雜環改性硅烷偶聯劑制備而成；

6、調節劑b，其包括泡沫酸、緩凝劑；

7、所述調節劑a、調節劑b分開制備存儲，兩者一起混合后再使用。

8、在一些有利的實施例中，所述的調節劑a制備方法：先用苯乙烯磺酸鈉、聚乙二醇二丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺進行共聚，共聚時采用醛酮縮合物進行分散以及調節ph，形成共聚物a；所述改性硅粉顆粒，是指在硅粉顆粒的一部分表面采用硅烷接枝形成疏水鏈；將改性硅粉通過改性酰亞胺芳雜環改性硅烷偶聯劑接在聚合物a上，得到調節劑a。

9、在一些有利的實施例中，所述的調節劑b中，泡沫酸為4-氨基吡咯并[2,1-f][1,2,4]三嗪-5-羧酸、二氧化碳、起泡劑和穩定劑混合而成。

10、在一些有利的實施例中，按重量份算，苯乙烯磺酸鈉40～80份；聚乙二醇二丙烯酸酯2～10份；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5～10份，1～2份丙烯酰胺；醛酮縮合物4～8份；改性硅粉顆粒為8～15份，改性酰亞胺芳雜環改性硅烷偶聯劑為8～15份；

11、泡沫酸1～2份；緩凝劑1～2份。

12、第二方面，提供了一種固井抗污染隔離液用高溫懸浮劑的制備方法，包括調節劑a的制備、調節劑b的制備。

13、當所述的調節劑a在制備時：

14、s1.稱取苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于水中，充分攪拌溶解；然后加熱至60℃～80℃，再加入引發劑，攪拌均勻后充分反應，得到初步共聚物；

15、然后向初步共聚物中添加稱量好的丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯，保持60℃～80℃，再加入一部分引發劑，攪拌均勻后充分反應；充分反應后，添加醛酮縮合物調節ph值至5～7，得到共聚合物a；

16、s2.將改性硅粉顆粒與改性酰亞胺芳雜環改性硅烷偶聯劑制備而成混合，然后一起加入共聚物a中，然后均勻攪拌，一段時間后靜置、并降溫，最終得到調節劑a成品。

17、在一些實施例中，所述引發劑為偶氮類化合物，偶氮類化合物的用量為苯乙烯磺酸鈉、聚乙二醇二丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰總重量的0.05％～1％。

18、當調節劑b制備時：所述的將泡沫酸與緩凝劑直接混合攪拌均勻即可。

19、需要說明的是，有機物的分子形狀和結構對其懸浮性能至關重要。線性和剛性分子可能更容易分散，而分子量大且分子多或環狀結構的分子可能難以分散，懸浮效果可能會降低。

20、為了便于理解，對本方案的核心原理以及設計點進行說明：

21、一、本方案中所述懸浮劑應用于高溫、高壓的超深井、深層頁巖氣地層環境，可滿足鉆井液要求的基本功能(懸浮、耐高溫、耐高壓)。其原因在于，調節劑a通過苯乙烯磺酸鈉起到提供剛性結構和耐高溫的作用、通過聚乙二醇二丙烯酸酯起到增加空間位阻的作用，然后通過2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸維持酸性條件，同時其也具有一定程度上提升懸浮穩定性的能力。

22、二、本方案中所述懸浮劑的核心是調節劑a，其具有以下優異之處：(1)調節劑a自身結構的優化：通過苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚先聚合，先讓其形成耐高溫、且具有空間位隔作用的的主鏈；然后通過丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯，然后在主鏈上接枝含有酯鍵且也具有空間位隔的輔鏈；再然后在主鏈、輔鏈上通過耐高溫偶聯劑偶聯有改性硅粉顆粒。(2)作用機理方面：在高壓環境中，改性硅顆粒本被擠壓嵌入空間位隔基團之間的空隙處，改性硅顆粒本身的耐高溫以及隔絕熱能的特性，極大程度上避免懸浮劑遭到高溫分解。(3)持續保護機制方面：若懸浮劑的外層遭到高溫分解，酯鍵先斷裂，從而讓輔鏈脫落，脫離后后的輔鏈形成小分子，該小分子仍然與改性硅粉顆粒牢牢吸附，由于改性硅粉顆粒的疏水性、以及較好的流動性，使得小分子與改性硅粉顆粒相結合的物質能分散包裹懸浮劑，形成保護層。但需要指出的是，隨著時間進一步延長，輔鏈小分子也可能開始分解，從而被消耗，此時需要注入新的隔離液。

23、本發明具有以下優點：

24、隔離液中的懸浮劑在高溫、高壓的地層環境下，依然能實現良好的隔離效果(具體地，在高壓環境下，將改性硅粉顆粒能擠壓至空間位隔之間的間隙中，通過改性硅粉顆粒隔絕熱的傳遞，從而避免懸浮劑分解；即便懸浮劑中的酯鍵發生分解，形成的小分子也能與改性硅粉顆粒在高溫高壓環境下進行牢靠的偶聯，讓小分子與改性硅顆粒形成的偶聯物輔佐在懸浮劑的外層處，起到輔助保護作用；當小分子與改性硅顆粒形成的偶聯物也被分解時，則需要注入新的隔離液)。