本發(fā)明涉及一種堵漏劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于油田化學品。

背景技術(shù)：

1、隨著全球石油需求量的不斷增加，石油鉆探逐步由淺層轉(zhuǎn)向深層，由于深井或超深井石油開采難度逐步增大，對鉆井技術(shù)的要求越發(fā)嚴格。堵漏技術(shù)作為核心技術(shù)之一在鉆井工程領(lǐng)域獲得廣泛研究。國內(nèi)外鉆井工作者從化學和材料學的角度出發(fā)，開發(fā)出一系列聚合物基堵漏材料與配套堵漏工藝，但是針對裂縫性、溶洞性漏失，目前的堵漏材料不能滿足上述堵漏需求。此外，為了提高耐溫性，需要使用大量的堵漏材料，而堵漏漿中加入大量堵漏材料后，會導(dǎo)致堵漏漿的固相含量非常高，常常會出現(xiàn)泵送困難，或者堵漏漿到達井內(nèi)后，造成鉆具提升困難，這就要求堵漏材料具有較好的耐熱性、流變性、潤滑性。

2、因此，亟需開發(fā)一種具有較好耐熱性、流變性、潤滑性的堵漏劑，以滿足易失穩(wěn)、坍塌頁巖地層的堵漏需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種堵漏劑的制備方法，可以解決目前制備的堵漏劑存在耐熱性、流變性、潤滑性較差而無法滿足易失穩(wěn)、坍塌頁巖地層的堵漏需求。

2、本發(fā)明的第二個目的在于提供一種堵漏劑，可以解決目前堵漏劑存在耐熱性、流變性、潤滑性較差的問題。

3、本發(fā)明的第三個目的在于提供一種堵漏劑在鉆井液中的應(yīng)用，可以解決目前堵漏劑用于鉆井液時存在耐熱性、流變性、潤滑性較差的問題。

4、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的堵漏劑的制備方法所采用的技術(shù)方案為：

5、一種堵漏劑的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)將片狀氮化碳和二硫化鉬前驅(qū)體在有機溶劑中混勻，然后進行溶劑熱反應(yīng)，得到氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物；

7、(2)采用改性物質(zhì)對所述氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物進行活性基團改性，得到活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物，所述活性基團選自羥基、羧基、氨基中的一種或任意組合；

8、(3)將所述活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物、酚類化合物、醛類化合物和催化劑在溶劑中混合反應(yīng)以在活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物上原位合成酚醛樹脂，得到酚醛樹脂改性復(fù)合材料；

9、(4)將所述酚醛樹脂改性復(fù)合材料和間炔基苯基重氮鹽在堿性液相環(huán)境中于0℃以下進行偶聯(lián)反應(yīng)，得到堵漏劑。

10、本發(fā)明的堵漏劑的制備方法，首先將片狀氮化碳和二硫化鉬進行復(fù)合，得到氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物；然后將氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物進行活性基團改性，最后將活性基團改性的復(fù)合材料的片層之間填充入酚醛樹脂。本發(fā)明的堵漏劑的制備方法制備的堵漏劑具有良好的封堵性能、耐熱性能、潤滑性能和承壓能力，并且尺寸分布范圍廣，形貌可控，有利于適應(yīng)不同寬度裂縫的堵漏，并且具備良好的生物降解性，對環(huán)境無影響、無毒無污染。其中，氮化碳具有良好的耐熱性、較低的摩擦系數(shù)與優(yōu)異的潤滑性能；二硫化鉬具有高強度和易于剪切的特點，并且具有極低的摩擦系數(shù)與優(yōu)異的潤滑性能，可提高堵漏劑的自潤滑性；以氮化碳和二硫化鉬作為堵漏劑的基體，可以賦予堵漏劑較好的耐熱性、潤滑性能和承壓能力。本發(fā)明的堵漏劑的制備方法中，對氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物進行活性基團改性的目的是提高芳雜環(huán)樹脂在活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物的片層之間的原位生長能力。酚醛樹脂可提高堵漏劑的韌性、承壓能力以及與鉆井液的配伍性能，并且可賦予鉆井液較好的流變性能。

11、優(yōu)選地，所述二硫化鉬前驅(qū)體為硫代鉬酸銨。

12、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述有機溶劑選自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二乙基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二乙基乙酰胺中的一種或任意組合。

13、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述片狀氮化碳、二硫化鉬前驅(qū)體和有機溶劑的質(zhì)量比為200:(10～20):100。

14、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為160～200℃，溶劑熱反應(yīng)的時間為8～10h。

15、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述改性物質(zhì)包括活性物質(zhì)和水溶性硫酸鹽；所述活性物質(zhì)為堿性化合物、酸性化合物、尿素或水溶性氰化鹽。采用改性物質(zhì)對氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物進行改性以在氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物上引入羥基、羧基、氨基等活性基團，可以提高氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物與樹脂之間的結(jié)合能力。本發(fā)明中，采用堿性化合物、水溶性氰化鹽進行改性時，可以得到活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物，采用酸性化合物進行改性時，可以得到羧基改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物，采用尿素進行改性時，可以得到氨基改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物。

16、優(yōu)選地，所述堿性化合物為堿金屬氫氧化物；所述酸性化合物為羧酸類化合物；所述水溶性氰化鹽為氰化鈉、氰化鉀；所述水溶性硫酸鹽為硫酸鈉、硫酸鉀。優(yōu)選地，所述羧酸類化合物為水溶性羧酸類化合物。優(yōu)選地，所述羧酸類化合物為甲酸、乙酸、丙酸。

17、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述活性基團改性的方法包括以下步驟：將所述氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物和改性物質(zhì)在水中于密封條件下進行靜置反應(yīng)。

18、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物、活性物質(zhì)、水溶性硫酸鹽和水的質(zhì)量比為100:(10～16):(15～20):100。活性物質(zhì)、水溶性硫酸鹽的用量過少，會造成改性效果差，無法有效提高氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物與樹脂之間的結(jié)合能力，活性物質(zhì)、水溶性硫酸鹽的用量過多，會導(dǎo)致反應(yīng)更容易產(chǎn)生凝膠，導(dǎo)致產(chǎn)品的穩(wěn)定性較差。

19、優(yōu)選地，步驟(2)中，活性基團改性所進行的靜置反應(yīng)的溫度為100～120℃，時間為8～10h。

20、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述酚類化合物選自腰果酚、雙酚a、間苯二酚、對苯二酚中的一種或任意組合；所述醛類化合物為多聚甲醛和/或甲醛；所述催化劑為酸性催化劑；所述溶劑包括醇類溶劑和水。

21、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述醇類溶劑和水的質(zhì)量比為100:(1～5)。

22、可以理解的是，制備酚醛樹脂時所用的酸性催化劑均適用于本發(fā)明，優(yōu)選地，所述酸性催化劑為對甲苯磺酸。優(yōu)選地，步驟(3)中，所述醇類溶劑為正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇。

23、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物、酚類化合物和醛類化合物的質(zhì)量比為100:20:(10～40)。進一步優(yōu)選地，步驟(3)中，所述活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物、酚類化合物和醛類化合物的質(zhì)量比為100:20:(20～30)。多聚甲醛的用量過多或者過少，會造成反應(yīng)無法順利進行。

24、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物、酚類化合物、醛類化合物、溶劑和催化劑的質(zhì)量比為100:20:(10～40):(101～105):(0.4～0.6)。

25、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述混合反應(yīng)的方法包括以下步驟：將所述活性基團改性的氮化碳-二硫化鉬復(fù)合物、酚類化合物、醛類化合物和催化劑在溶劑中先在60～70℃下混合反應(yīng)10～30min，然后升溫至85～95℃，繼續(xù)混合反應(yīng)6～8h。進一步優(yōu)選地，所述繼續(xù)混合反應(yīng)的時間為7.5～8h。

26、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述酚醛樹脂改性復(fù)合材料和間炔基苯基重氮鹽的質(zhì)量比為40:(1.5～6)。進一步優(yōu)選地，步驟(4)中，所述酚醛樹脂改性復(fù)合材料和間炔基苯基重氮鹽的質(zhì)量比為40:(4.5～6)。間炔基苯基重氮鹽改性酚醛樹脂改性復(fù)合材料的作用為提高堵漏劑中樹脂部分的熱穩(wěn)定性和剛性，間炔基苯基重氮鹽的用量過多，會阻礙酚醛樹脂改性復(fù)合材料和間炔基苯基重氮鹽之間的反應(yīng)的進行，間炔基苯基重氮鹽的用量過少，會造成堵漏劑的性能無明顯改善。

27、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述間炔基苯基重氮鹽以間炔基苯基重氮鹽溶液的形式使用。

28、間炔基苯基重氮鹽可以自行制備，例如，按照中國專利文獻cn104558533b中的方法制備，優(yōu)選地，步驟(4)中，所述間炔基苯基重氮鹽溶液由包括以下步驟的方法制得：將間氨基苯乙炔加入鹽酸中，然后再加入水溶性亞硝酸鹽，然后在0℃下混合反應(yīng)不少于2h，得到間炔基苯基重氮鹽溶液。優(yōu)選地，所述水溶性亞硝酸鹽為亞硝酸鈉、亞硝酸鉀。優(yōu)選地，所述水溶性亞硝酸鹽以溶液的形式使用。優(yōu)選地，所述間氨基苯乙炔、水溶性亞硝酸鹽和鹽酸的質(zhì)量比為15:(0.2～0.4):(80～120)。優(yōu)選地，水溶性亞硝酸鹽以水溶性亞硝酸鹽溶液的形式使用。優(yōu)選地，所述水溶性亞硝酸鹽溶液的質(zhì)量分數(shù)為1～5％。

29、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述堿性液相環(huán)境主要由堿性化合物和醇類溶劑組成；所述堿性液相環(huán)境中的堿性化合物為堿金屬氫氧化物。優(yōu)選地，所述堿性液相環(huán)境中的醇類溶劑為乙醇、丙醇。

30、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述酚醛樹脂改性復(fù)合材料、堿性化合物和醇類溶劑的質(zhì)量比為40:(5～10):(150～200)。

31、優(yōu)選地，所述偶聯(lián)反應(yīng)的時間不少于3h。

32、優(yōu)選地，所述片狀氮化碳由三聚氰胺在惰性氣氛下加熱至550～600℃并保溫不少于2h后經(jīng)研磨制得。優(yōu)選地，所述加熱的升溫速率為5～10℃/min。優(yōu)選地，所述惰性氣氛選自氮氣、氬氣、氦氣中的一種或任意組合。

33、本發(fā)明的堵漏劑所采用的技術(shù)方案為：

34、一種由上述的堵漏劑的制備方法制備的堵漏劑。

35、本發(fā)明的堵漏劑具有良好的封堵性能、耐熱性能、潤滑性能和承壓能力。

36、本發(fā)明的堵漏劑在鉆井液中的應(yīng)用所采用的技術(shù)方案為：

37、如上所述的堵漏劑的制備方法制備的堵漏劑在鉆井液中的應(yīng)用。

38、將本發(fā)明的堵漏劑用于鉆井液，可以滿足易失穩(wěn)、坍塌頁巖地層的堵漏需求，適合于裂縫性、溶洞性漏失的堵漏。