一种钻井液用微纳米复合堵漏剂及其制备方法以及钻井液和其应用技术

本发明专利技术涉及钻井液堵漏领域，公开了一种钻井液用微纳米复合堵漏剂及其制备方法以及钻井液和其应用。其中，所述复合堵漏剂含有纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂，在所述复合堵漏剂中，纳米碳酸钙10‑36重量份，纳米氧化锌晶须20‑40重量份，纳米乳化石蜡30‑70重量份，絮凝剂1‑10重量份，润滑剂5‑20重量份。本发明专利技术所述复合堵漏剂见效快，大粒径固相颗粒在裂缝处保持裂缝张开，小粒径固相颗粒及变形颗粒在裂缝处构建空间结构，形成渗透率极低的隔离层，可以有效地将井筒与地层隔离开，阻止钻井液向地层漏失。

A micro-nano composite plugging agent for drilling fluid and its preparation method, drilling fluid and its application

The invention relates to the field of drilling fluid plugging, and discloses a micro-nano composite plugging agent for drilling fluid and its preparation method, as well as drilling fluid and its application. The composite leak plugging agent contains nano-calcium carbonate, nano-zinc oxide whisker, nano-emulsified paraffin, flocculant and lubricant. Among the composite leak plugging agent, nano-calcium carbonate is 10.36 parts by weight, nano-zinc oxide whisker is 20.40 parts by weight, nano-emulsified paraffin is 30.70 parts by weight, flocculant is 1.10 parts by weight, lubricant is 5.20 parts by weight. The composite plugging agent has quick effect, large particle size solid phase particles keep cracks open at the crack, small particle size solid phase particles and deformed particles construct spatial structure at the crack, forming an isolation layer with very low permeability, which can effectively isolate the wellbore from the formation and prevent drilling fluid from leaking to the formation.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用微纳米复合堵漏剂及其制备方法以及钻井液和其应用
本专利技术涉及钻井液堵漏领域，具体涉及一种钻井液用微纳米复合堵漏剂及其制备方法以及在钻井液中应用。
技术介绍
井漏是在钻井、固井完井、测试或修井等各种井下作业过程中，各种工作液在压差的作用下漏入地层的现象。页岩气储存于泥页岩中，页岩地层微裂缝和孔隙发育，绝大多数属微纳米级，钻井过程中钻井液滤液首先侵入泥页岩的微裂缝，水化作用导致微裂缝快速增大，并不断沿裂缝发展，最终导致泥页岩被破坏发生井漏，目前常用的一般封堵剂如碳酸钙、沥青、树脂、成膜剂等由于其粒径大且形状与裂缝不匹配难以进入裂缝，导致封堵效果不理想。纳米材料以其粒径小，分散性和稳定性好的优势，能够有效进入微纳米级的裂缝和孔隙中来进行有效的封堵，形成致密封堵层防止液相的进一步侵入，达到堵漏的目的。但是，传统的纳米封堵材料不是很多，由于其粒径小，表面活性大，很容易发生团聚且极易出现团聚现象，使颗粒尺寸变大，达不到预想的封堵效果。因此，本行业急需新型微纳米堵漏剂来应对页岩地层出现的井漏问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的页岩地层出现的井漏问题，提供一种钻井液用微纳米复合堵漏剂及其制备方法以及钻井液和其应用。采用本专利技术制得的复合堵漏剂耐高温性强，普适性好，能应对大多数井漏情况。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种钻井液用微纳米复合堵漏剂，其中，所述复合堵漏剂含有纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂，在所述复合堵漏剂中，所述纳米碳酸钙10-36重量份，所述纳米氧化锌晶须20-40重量份，所述纳米乳化石蜡30-70重量份，所述絮凝剂1-10重量份，所述润滑剂5-20重量份。本专利技术第二方面提供了一种前述所述的复合堵漏剂的制备方法，其中，该方法为在搅拌条件下，将纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂依次混合。本专利技术第三方面提供了一种钻井液，其中，该钻井液含有前述所述的复合堵漏剂或者前述所述的方法制备得到的复合堵漏剂。本专利技术第四方面提供了一种前述所述的钻井液在钻遇窄安全密度窗口地层中的应用。通过上述技术方案，本专利技术通过将纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂配合使用，能够使得大粒径固相颗粒在裂缝处保持裂缝张开，小粒径固相颗粒及变形颗粒在裂缝处构建空间结构，形成渗透率极低的隔离层，有效的将井筒与地层隔离开，阻止钻井液向地层漏失；本专利技术的复合堵漏剂在钻遇窄安全密度窗口地层中时，能够扩大钻井液密度，见效快，效果好。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种钻井液用微纳米复合堵漏剂，其中，所述复合堵漏剂含有纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂，在所述复合堵漏剂中，所述纳米碳酸钙10-36重量份，所述纳米氧化锌晶须20-40重量份，所述纳米乳化石蜡30-70重量份，所述絮凝剂1-10重量份，所述润滑剂5-20重量份。根据本专利技术，所述的复合堵漏剂，只要含有纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂，并且符合上述比例关系即可在一定程度上实现本专利技术的目的。本专利技术的专利技术人在研究中发现，尽管只要含有纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂并且符合上述比例关系即可实现本专利技术的目的，但优选情况下，在所述复合堵漏剂中，所述纳米碳酸钙18-22重量份，所述纳米氧化锌晶须32-34重量份，所述纳米乳化石蜡52-54重量份，所述絮凝剂3-5重量份，所述润滑剂7-9重量份时，效果最好。本专利技术中，所述复合堵漏剂中，各组分总和为100重量份。根据本专利技术，所述钻井液为现场施工所用钻井液。根据本专利技术，所述纳米碳酸钙为球形白色粉末，平均粒径为20-30nm，优选为22-28nm；在本专利技术中，其可谓小粒径固相颗粒，也可谓刚性颗粒，能够在裂缝处构建空间结构。根据本专利技术，所述纳米氧化锌晶须为长条形针状，平均长度为100-150nm，优选为120-130nm，在本专利技术中，其可谓大粒径固相颗粒，能够在裂缝处保持裂缝张开，将所述纳米氧化锌晶须加入钻井液中后相互连接，形成不规则空间结构。根据本专利技术，所述纳米乳化石蜡在常温下为球形，软化点为50℃，以及所述纳米乳化石蜡的平均粒径为10-15nm，优选为11-13nm；在本专利技术中，所述纳米乳化石蜡具有变形的特点，可谓变形颗粒，能够在裂缝处构建空间结构。根据本专利技术，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，以及所述絮凝剂为白色粉末，平均粒径为25-80μm，优选为30-60μm。根据本专利技术，所述润滑剂为磺化沥青，以及所述润滑剂为棕褐色粉末，平均粒径为30-60nm，优选为40-50nm。本专利技术的第二方面提供了一种本专利技术的复合堵漏剂的制备方法，其中，该方法为在搅拌条件下，将纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂依次混合。根据本专利技术，所述搅拌条件包括：搅拌速率为1000-2000转/分钟，优选为1400-1500转/分钟。本专利技术的第三方面提供了一种钻井液，其中，所述钻井液含有前述所述的复合堵漏剂或者前述所述的制备方法制得的复合堵漏剂。根据本专利技术，相对于100ml的钻井液，所述复合堵漏剂的用量可以包括：纳米碳酸钙的用量为10-36重量份，纳米氧化锌晶须的用量为20-40重量份，纳米乳化石蜡的用量为30-70重量份，絮凝剂的用量为1-10重量份，润滑剂的用量为5-20重量份；优选情况下，相对于100ml的钻井液，所述复合堵漏剂的用量可以包括：所述纳米碳酸钙的用量为18-22重量份，所述纳米氧化锌晶须的用量为32-34重量份，所述纳米乳化石蜡的用量为52-54重量份，所述絮凝剂的用量为3-5重量份，所述润滑剂的用量为7-9重量份。本专利技术的第四方面提供了一种本专利技术的钻井液在钻遇窄安全密度窗口地层中的应用。根据本专利技术，需要说明的是，“密度窗口”是指钻井液的密度范围。“窄密度窗口”就是钻某一地层过程中，钻井液可以选择的密度范围很小。在“窄密度窗口”这种情况下易发生钻井复杂情况，例如，钻井液密度超出此范围易造成井漏，钻井液密度低于此范围易造成井壁坍塌掉块。在本专利技术中，采用本专利技术的钻井液应用于钻遇窄安全密度窗口地层中时，本专利技术的复合堵漏剂能够将“窄密度窗口”扩大，也就是说在钻某一地层过程中，钻井液可以选择的密度范围扩大，因此，本专利技术的复合堵漏剂能够克服各种各样的井漏问题。通过上述技术方案，本专利技术提供的复合堵漏剂见效快，大粒径固相颗粒在裂缝处保持裂缝张开，小粒径固相颗粒及变形颗粒在裂缝处构建空间结构，形成渗透率极低的隔离层，有效的将井筒与地层隔离开，阻止钻井液向地层漏失；本专利技术的复合堵漏剂在应用于钻遇窄安全密度窗口地层中时，见效快，效果好。以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。以下实施例中在本专利技术中，纳米碳酸钙购自庆源化工有限责任公司，型号为HXNM-200；纳米氧化锌晶须购自南京保克特新材料有限公司，型号为PZT-15；纳米乳化石蜡购本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井液用微纳米复合堵漏剂，其特征在于，所述复合堵漏剂含有纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂；在所述复合堵漏剂中，所述纳米碳酸钙10‑36重量份，所述纳米氧化锌晶须20‑40重量份，所述纳米乳化石蜡30‑70重量份，所述絮凝剂1‑10重量份，所述润滑剂5‑20重量份。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用微纳米复合堵漏剂，其特征在于，所述复合堵漏剂含有纳米碳酸钙、纳米氧化锌晶须、纳米乳化石蜡、絮凝剂和润滑剂；在所述复合堵漏剂中，所述纳米碳酸钙10-36重量份，所述纳米氧化锌晶须20-40重量份，所述纳米乳化石蜡30-70重量份，所述絮凝剂1-10重量份，所述润滑剂5-20重量份。2.根据权利要求1所述的微纳米复合堵漏剂，其中，在所述复合堵漏剂中，所述纳米碳酸钙18-22重量份，所述纳米氧化锌晶须32-34重量份，所述纳米乳化石蜡52-54重量份，所述絮凝剂3-5重量份，所述润滑剂7-9重量份。3.根据权利要求1或2所述的微纳米复合堵漏剂，其中，所述纳米碳酸钙为球形白色粉末，平均粒径为20-30nm，优选为22-28nm。4.根据权利要求1或2所述的微纳米复合堵漏剂，其中，所述纳米氧化锌晶须为长条形针状，平均长度为100-150nm，优选为120-130n...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，罗平亚，程焱，蒋官澄，胡亚琴，李国军，张昊，李成，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51