本发明专利技术涉及纳晶纤维素作为钻井液用降滤失剂的应用和钻井液。该钻井液含有降滤失剂，其中所述降滤失剂为纳晶纤维素。本发明专利技术提供的纳晶纤维素作为钻井液用降滤失剂，不仅具有成本较低的特点，还具有优良的降滤失性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳晶纤维素作为钻井液用降滤失剂的应用和钻井液。
技术介绍
维持井壁稳定的问题是钻井行业的一个世界性难题，该问题在世界上许多油田都 存在，并一直没有能够得到很好解决。随着我国油气勘探开发目标进一步面向埋藏在地质 条件十分复杂的深层油气资源以及煤层气、页岩气等非常规资源，在钻探过程中常遇到井 壁稳定难题，这将导致复杂深井和页岩气水平井钻井速度慢、复杂事故多、钻井周期长、成 本高，这些已严重影响了我国油气资源重要接替区勘探开发进程。 钻井过程中90%的井壁失稳事故发生在泥页岩地层，泥页岩中粘土因水化膨胀而 导致泥页岩分散、剥落是导致井壁失稳的最根本的因素。如果能够封堵泥页岩纳-微米级 的孔隙和微裂缝，则不仅能够避免钻井液中自由水的侵入引起泥页岩水化分散，还能阻止 钻井液压力向地层深处传递，从而极大程度提高井壁稳定性。 然而，泥页岩地层多为纳米级孔隙，渗透率极低，从而导致常规钻井液无法在泥页 岩井壁表面形成较厚的滤饼。此外添加传统降滤失剂的钻井液所形成的滤饼颗粒较大，滤 饼不够致密，难以有效阻止自由水侵入泥页岩。 为了阻止钻井液侵入泥页岩地层造成井壁失稳，M-I公司在专利US2013/0264121 Al中描述了纳米石墨烯或其衍生纳米材料用于封堵泥页岩微孔隙并维持泥页岩井壁稳定 的应用。然而，石墨烯及其衍生物材料成本极为昂贵，且目前仍难以大批量工业生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中钻井液用降滤失剂成本过高的缺陷，提供纳晶纤 维素作为钻井液用降滤失剂的应用和钻井液。 本专利技术的专利技术人意外发现，将具有特定尺寸的纳晶纤维素颗粒作为钻井液用降滤 失剂，相比现有技术的碳纳米管、石墨烯类降滤失剂，纳晶纤维素不仅具有价廉的特点，将 纳晶纤维素作为降滤失剂与钻井液混合后能够在井壁表面形成薄而致密的滤饼，因而能够 显著提高钻井液的滤失造壁性，从而提高降滤失效果。 本专利技术提供了纳晶纤维素作为钻井液用降滤失剂的应用。 本专利技术还提供了一种钻井液，该钻井液含有降滤失剂，其中，所述降滤失剂为纳晶 纤维素。 优选地，所述纳晶纤维素的平均粒径为100-600nm。 本专利技术提供的具有特定尺寸的纳晶纤维素作为钻井液用降滤失剂，不仅具有成本 较低的特点，还具有优良的降滤失性能。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。【具体实施方式】 以下对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 本专利技术提供纳晶纤维素作为钻井液用降滤失剂的应用。 为了获得更优良的降滤失性能，所述纳晶纤维素的平均粒径优选为100-600nm，更 优选为 150_320nm。 优选地，所述纳晶纤维素为棒状。 在本专利技术中，采用日本JEOL公司型号为JEM-2100的透射电镜（TEM)测定纳晶纤 维素颗粒的微观形态和平均粒径。样品制备方法：将稀释成浓度为〇. 1重量％的纳晶纤维 素的水分散液滴到碳膜覆盖的铜制微栅上，并用红外灯烘干。 根据本专利技术的应用，将纳晶纤维素作为钻井液用降滤失剂的应用方法可以参照现 有技术，例如可以将含有降滤失剂的钻井液应用在钻井过程中，其中所述降滤失剂为纳晶 纤维素。 尽管只要向所述钻井液中加入纳晶纤维素颗粒即可作为钻井液用降滤失剂起到 优良的降滤失效果，但优选情况下，为了更好地实现本专利技术的专利技术目的，相对于100重量份 的所述钻井液，所述降滤失剂的含量为0. 1-5重量份，更优选为0. 2-1重量份。 在本专利技术中，钻井液是指钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。 根据本专利技术，所述纳晶纤维素可以通过商购的方式获得，也可以通过本领域技术 人员所熟知的方法来制备，例如，所述纳晶纤维素通过以下方法进行制备： (1)将微晶纤维素与酸溶液混合； (2)将步骤（1)得到的混合物与水进行接触，然后将所得的产物进行固液分离。 根据上述方法，步骤（1)中，将微晶纤维素与酸溶液混合的目的是使酸溶液渗入 微晶纤维素的非结晶区，以加速微晶纤维素的水解。在本专利技术中，所述混合的条件包括：混 合的温度为30-70°C，优选为35-60°C ;混合的时间为l_15h，优选为3-10h。所述混合优选 通过高速搅拌机实现，转速可以为100-300转/min。 根据上述方法，步骤（1)中，所述微晶纤维素与所述酸溶液的重量比可以在较宽 的范围内变动，只要可以使微晶纤维素发生水解即可。一般地，所述微晶纤维素与所述酸溶 液的重量比可以为1 :20-40,优选为1 :20-30。所述酸溶液的浓度可以为30-80重量％，优 选为50-70重量％。 根据上述方法，所述酸溶液中的酸可以为各种常规的能够渗入微晶纤维素的非晶 区的无机酸或有机酸。在本专利技术中，所述无机酸可以为常规的各种无机酸，例如可以为盐 酸、硫酸、磷酸和硝酸中的一种或多种；所述有机酸可以为常规的各种有机酸，例如碳原子 数为1-5的一元或二元有机羧酸，具体可以为甲酸、乙酸、酒石酸和柠檬酸中的一种或多 种。 在本专利技术中，所述微晶纤维素可以通过商购的方式获得。为了获得具有特定尺寸 的纳晶纤维素颗粒，优选情况下，所述微晶纤维素颗粒的平均粒径为20-80 μπι，更优选为 20-50 μ m〇 根据上述方法，步骤（2)中，将步骤（1)得到的混合物与水进行接触的目的是用水 终止微晶纤维素的水解反应。相对于100重量份的微晶纤维素，水的用量可以为2000-7500 重量份，优选为4000-7500重量份。 根据上述方法，步骤（2)中所述固液分离的方法可以为本领域中各种常规的固液 分离方法，例如可以为过滤分离和/或离心分离。优选情况下，所述固液分离为离心分离。 在本专利技术中，对所述离心的条件没有特别的限定，只要可以将所得悬浮液分离得到晶体和 液相即可。离心分离的条件包括：离心的转速为3000-11000转/min，优选为6000-11000转 /min ;离心时间为5_30min，优选为10_20min。 为了避免残余的酸对后续降滤失效果的影响，上述方法优选包括将离心分离得到 的固体用水进行洗涤直到离心所得的液体的PH值为6-7,然后进行干燥。所述干燥的条件 包括：干燥的温度为l〇〇-ll〇°C，干燥的时间为8-12h。 在本专利技术中，所述钻井液可以为本领域所熟知的各种钻井液，考虑到纳晶纤维素 可以起到更好的钻井液用降滤失剂的作用，优选情况下，所述钻井液为水基钻井液。 在本专利技术中，所述水基钻井液是以水为主要基质并添加各种添加剂所组成的多相 分散体系。所述水基钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种水基钻井液，例如所述水 基钻井液可以为选自水、氯化钾-聚合醇钻井液、有机硅钻井液和阳离子钻井液中的一种 或多种。其中，所述水可以为本领域技术人员所熟知的各种水，例如可以为淡水（自来水）、 海水和盐水中的一种或多种；所述氯化钾-聚合醇钻井液可以为本领域技术人员所熟知的 各种氯化钾-聚合醇钻井液，例如可以为氯化钾-聚乙二醇钻井液、氯化钾-聚丙二醇钻井 液、氯化钾-乙二醇/丙二醇共聚物钻井液、氯化钾-聚丙三醇钻井液和氯化钾-聚乙烯乙 二醇钻井液中的一种或多种；所述有机硅钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种有机 硅钻井液，所述有机本文档来自技高网...
【技术保护点】
纳晶纤维素作为钻井液用降滤失剂的应用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋官澄，宣扬，张县民，宋然然，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11
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