一种钻井液用微纳米封堵润滑剂及制备方法技术

技术编号:18364109 阅读:23 留言:0更新日期:2018-07-05 01:28
本发明专利技术涉及油气田钻井及油田化学助剂领域的一种钻井液用微纳米封堵润滑剂及制备方法。所述钻井液用微纳米封堵润滑剂包含重量份数计的以下组分:纳米乳液100~200份及复合石墨微粉100份,所述钻井液用微纳米封堵润滑剂还可包括分散剂。所述纳米乳液由包含石蜡、白油、复合乳化剂、乳化助剂及水在内的组分采用转相乳化法制备而成。所述钻井液用微纳米封堵润滑剂抗温达150℃,对钻井液粘度无不良影响,可显著降低钻井液滤失量,并可显著改善泥饼质量,降低钻具摩擦阻力,提高机械钻速,可利用自身小尺寸效应快速架桥封堵泥页岩微裂隙,防止固相颗粒和滤液侵入地层,起到良好封堵效果,特别适用于0.05~50μm的细小孔吼封堵。

Micro nano plugging lubricant for drilling fluid and preparation method thereof

The invention relates to a micro nano plugging lubricant for drilling fluid and oilfield chemical assistants, and a preparation method thereof. The micronano plugging lubricants for the drilling fluid include the following components of a number of weights: 100~200 nanoscale emulsions and 100 composite graphite powders, and the micronano plugging lubricants for the drilling fluid can also include dispersants. The nano emulsion is prepared from the components including paraffin wax, white oil, compound emulsifier, emulsifying agent and water by the phase inversion emulsification method. The micro nano plugging lubricants of the drilling fluid can resist the temperature of 150 C and have no bad influence on the viscosity of the drilling fluid, which can significantly reduce the filtration loss of drilling fluid, improve the quality of the mud cake, reduce the friction resistance of the drilling tools, and improve the mechanical drilling speed. The micro cracks of the shale can be blocked quickly by the small size effect of their own, and the solid particles can be prevented from the solid particles. Grain and filtrate invasion into the formation, good plugging effect, especially suitable for 0.05 ~ 50 micron m small hole roaring plugging.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用微纳米封堵润滑剂及制备方法
本专利技术涉及油气田钻井及油田化学助剂领域,更进一步说,涉及一种钻井液用微纳米封堵润滑剂及制备方法。
技术介绍
钻井液是指用于油气层钻井过程中以其多功能性满足钻井工作需要的循环流体,其主要功用包括携带钻屑、稳定井壁和平衡地层压力、冷却润滑钻头钻具、保护油气层等等,其性能直接影响钻进效率、井下安全和施工成本,是钻井作业的重要组成部分。较高的润滑性是钻井液基本性能之一,它可以降低井壁与钻具的摩擦,减少卡钻事故的发生,同时降低钻柱旋转扭矩,提高机械转速,缩短施工工期。提高钻井液润滑性的传统方法是在钻井液中混入原油、矿物油或者植物油等,同时为了提高其稳定性需要加入大量表面活性剂,促使油脂在钻井液中充分分散,施工成本升高的同时也易造成环境污染且对后续地质录井带来不利。除此以外,在钻井液中加入固体惰性材料,实现以滚动摩擦替代滑动摩擦的摩擦方式转变,如塑料小球、玻璃小球等,但由于受到固体尺寸的限制,这些固相材料很容易被固控设备除去,而且在强挤压或震荡下,有破坏或者变形的可能性。近几年发展起来的有机合成聚合物类润滑剂,基本克服了传统润滑剂的弊端,但成本稍高且不具备任何封堵性能。能够有效封堵地层空隙和微裂缝的钻井液处理剂称为封堵剂,其主要作用是通过封堵地层微裂隙防止固相颗粒以及滤液侵入地层,从而保持井壁稳定,起到防塌、防漏、保护油气层的目的。但是,目前钻井液中使用的各类封堵剂均没有润滑性,而润滑剂又缺少封堵性,为实现钻井液良好的润滑性、封堵性,不得不添加多种化学处理剂。开发一种兼备高润滑性及强封堵性的微纳米封堵润滑剂成为市场的迫切需求。公开号为CN104559972A的中国专利提供了一种纳米乳液与超细碳酸钙的复配,用作封堵材料,未提说对润滑性能的影响。经过本实验室重复试验,超细碳酸钙为惰性材料,为沙石的研磨物,添加钻井液后对产品的极压润滑性影响比较大,仅仅提高了封堵性能,却使得钻井液的润滑性下降,应用价值不高。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题,本专利技术提出一种钻井液用微纳米封堵润滑剂,具体地说涉及一种钻井液用微纳米封堵润滑剂及制备方法。本专利技术的一种钻井液用微纳米封堵润滑剂主要用于石油、天然气开采钻井作业中降低钻具与地层的摩擦阻力,提高钻井液封堵性能。该专利技术提供的微纳米封堵润滑剂具有良好的润滑性、封堵性,具有一剂多效的作用,避免了处理剂的重复添加及处理剂之间不兼容问题,克服了传统化学处理剂一剂一效的弊端,可应用于30℃~150℃的深井、定向井和水平井等钻井施工作业中。本专利技术目的之一的一种钻井液用微纳米封堵润滑剂,包含重量份数计的以下组分:纳米乳液100~200份,优选150~180份;复合石墨微粉100份。其中,所述纳米乳液可包含重量份数计的以下组分:30~50份石蜡,优选40~50份;30~50份白油,优选40~50份;20~30份复合乳化剂,优选22~25份;0.5~1.0份乳化助剂,优选0.5~0.7份;100份水。所述钻井液用微纳米封堵润滑剂还可包括分散剂;以复合石墨微粉用量为100重量份为基准,所述分散剂的用量为1~5重量份,优选1~3重量份;所述分散剂为基材润湿剂和增溶剂按重量比1:0.8~1.2(优选1:1)混合而成;所述基材润湿剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物或多支链醇非离子改性表面活性剂中的至少一种;所述增溶剂为乙醇和/或丙二醇。分散剂的主要作用在于加强石墨微粉在纳米乳液中的分散。所述纳米乳液由包含石蜡、白油、复合乳化剂、乳化助剂及水在内的组分采用转相乳化法或剂在水中法或剂在两相法制备而成,其中优选转相乳化法。具体地,所述纳米乳液可由包括以下步骤在内的方法制成:(1)将30~50重量份石蜡、30~50重量份白油混合,搅拌均匀,搅拌转速可为300~500rpm,升温至75~85℃,融化后加入20~30份复合乳化剂,搅拌均匀,可搅拌大约30min;(2)加入40~60重量份75~85℃的热水,加入0.5~1.0重量份乳化助剂,可在转速300~500rpm下搅拌30min,搅拌均匀;(3)加入40~60重量份75~85℃的热水,可搅拌约20min,搅拌均匀,降温至40~50℃,即得到所述纳米乳液。水相缓慢加入由石蜡、白油构成的油相,在复合乳化剂的作用下,乳化得到纳米乳液,为提高乳液稳定性,添加乳化助剂,进一步降低界面张力。水起到分散作用,油相为有效成分,起润滑作用,复合乳化剂、乳化助剂起到降低界面张力作用,有利于油相在水相中的分散稳定性。所述复合石墨微粉由包含325目、800目、1200目、2000目、4000目的天然石墨微细粉在内的组分等重量份混合而成。石墨微细粉的细度选择及比例关系决定了封堵润滑剂的颗粒尺寸及适用地层,石墨粉颗粒太大,影响产品润滑性能,颗粒太小,无法快速架桥构建封堵层。本专利技术选用等量混合的所述粒径的天然石墨微细粉,等重量份石墨细粉混拌均匀后,粒度涵盖一个合理范围,且各细度石墨粉均一,与地层裂隙匹配程度较好,在满足产品润滑性能的同时可快速形成架桥封堵层。所述复合乳化剂是由Span系列表面活性剂、Tween系列表面活性剂混合均匀而成;其中所述Span系列表面活性剂:Tween系列表面活性剂的重量比为1:(1~1.5)。具体可由由多元醇脂类非离子表面活性剂司盘80(失水山梨醇单油酸酯)和吐温80(失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚)按照1:(1~1.5)的重量比混合均匀而成。所述乳化助剂为强电解质类。所述乳化助剂优选酸溶液,所述酸溶液可为盐酸溶液、醋酸溶液、碳酸溶液或者硫酸溶液中的至少一种,优选盐酸溶液、醋酸溶液;所述酸溶液的浓度可为1.0mol/L~2.0mol/L,优选1.4mol/L~1.8mol/L。专利技术人经过研究发现,使用所述乳化助剂后,制备得到的微纳米封堵润滑剂粘度适中、平均粒径较小,水中分散性好。按照惯性思维逻辑以及现有的表面活性剂理论,非离子表面活性剂稳定性较高,不易受酸碱影响,所以现有技术未去考察转相环境对乳液粒径及分散性的影响。但是专利技术人突破传统思维,经过研究发现强电解质类尤其是酸溶液对相转变过程影响显著,且起到积极的正面作用(颜色由乳白色变为莹蓝色、粒径由210nm突降至150nm以下、静置水中呈云雾状快速自由分散)。石蜡、白油、石墨微粉为现有市场中常规工业品,司盘80、吐温80为现有市场中常规工业试剂。本专利技术在特定工艺条件下利用转相乳化法合成出一种小粒径、高分散性的O/W型纳米乳液,将该纳米乳液与复合石墨细粉利用搅拌球磨工艺进行复配,制备出微纳米封堵润滑剂。该润滑剂具有较高油脂含量,并且复配润滑性、耐温性良好的石墨粉,所以可显著提高钻井液润滑性,并在井壁形成润滑性能优良的薄质泥饼,降低钻具摩擦阻力,提高机械钻速。当钻遇泥页岩等微裂隙发育地层时,该封堵润滑剂可利用自身的小尺寸效应自动匹配泥页岩微裂隙大小,尺寸较大的微米颗粒快速构建架桥封堵,纳米颗粒变形挤入并继续填充周围细小空隙,从而有效降低钻井液滤失量,防止固相颗粒和滤液侵入储层,起到油气层保护作用。本专利技术目的之二是提供一种钻井液用微纳米封堵润滑剂的制备方法,包括将包含所述纳米乳液与复合石墨微粉在内的组分充分混合分散后即得(当存在分散剂时,将所述纳米乳液与复合石墨微粉及分散剂充本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种钻井液用微纳米封堵润滑剂,包含重量份数计的以下组分:纳米乳液                       100~200份,优选150~180份;复合石墨微粉                   100份。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用微纳米封堵润滑剂,包含重量份数计的以下组分:纳米乳液100~200份,优选150~180份;复合石墨微粉100份。2.根据权利要求1所述的一种钻井液用微纳米封堵润滑剂,其特征在于:所述纳米乳液包含重量份数计的以下组分:30~50份石蜡;优选40~50份;30~50份白油;优选40~50份;20~30份复合乳化剂;优选22~25份;0.5~1.0份乳化助剂;优选0.5~0.7份;100份水。3.据权利要求1或2所述的一种钻井液用微纳米封堵润滑剂,其特征在于:所述钻井液用微纳米封堵润滑剂还包括分散剂;以复合石墨微粉用量为100重量份为基准,所述分散剂的用量为1~5重量份,优选1~3重量份;所述分散剂为基材润湿剂和增溶剂按重量比1:0.8~1.2混合而成;所述基材润湿剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物或多支链醇非离子改性表面活性剂中的至少一种;所述增溶剂为乙醇和/或丙二醇。4.根据权利要求1或2所述的一种钻井液用微纳米封堵润滑剂,其特征在于:所述纳米乳液由包含石蜡、白油、复合乳化剂、乳化助剂及水在内的组分采用转相乳化法或剂在水中法或剂在两相法制备而成,其中优选转相乳化法。5.根据权利要求1所述的一种钻井液用微纳米封堵润滑剂,其特征在于:所述复合石墨微粉由包含325目、800目、1200目、2000目、4000目的天然石墨微细粉在内的组分等重量份混合而成。6.根据权利要求2所述的一种钻井液用微纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员:邱在磊陈红壮朱兵聂育志江维李洁王浩任马鹏
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1