含有洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂的钻井液制造技术

本发明专利技术涉及石油工业的油田化学领域，具体涉及含有洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂的钻井液。本发明专利技术提供的仿生封堵剂的纳米级球状结构与孔隙尺寸匹配较高，能显著提高封堵效果；并且具有优良的性能，能够适用于现代钻井液发展的需求，对进一步推动我国非常规油气资源页岩气和致密油的勘探开发具有重要的实用价值与经济效益。经济效益。经济效益。

【技术实现步骤摘要】
含有洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂的钻井液


[0001]本专利技术涉及石油工业的油田化学领域，具体涉及含有洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂的钻井液。

技术介绍

[0002]非常规油气资源页岩气和致密油在我国有良好的勘探和开发前景，但由于页岩本身具有孔喉小、渗透率低等特点，使得钻井过程中井简内壁无法形成致密的泥饼，致使滤失量增加，而且泥页岩易吸水膨胀，从而制约了页岩气的开发。泥页岩有特殊的裂缝孔隙结构，属于超低孔低渗透储层，基质孔隙不发育，主要是毛细管孔隙,使用水基钻井液易使泥页岩水化，出现井下事故。目前页岩气开发的有效手段主要以油基钻井液为主，然而油基钻井液存在使用成本高、对环境污染严重、污染储层等缺点。水基钻井液中常用封堵剂尺寸属于微米级别，而页岩孔隙大部分为纳米级别，所以孔隙与封堵剂在尺寸上存在严重不匹配问题，导致封堵效果不佳。近年来国家对于环境保护方面的政策越来越严格，所以油基钻井液不再适用于现代钻井液发展的需求，只有纳米封堵剂能满足上述要求，纳米级封堵剂有无机纳米封堵剂、有机纳米封堵剂、有机无机纳米封堵剂等。现有无机纳米封堵剂在使用过程中易团聚，导致颗粒急剧增大，不适于用作纳米级封堵材料，有机V无机纳米材料在制备过程中由于存在杂化过程，导致制备出的粒子失去了纳米级尺寸，且粒径分布范围较宽，制备完成后粒径稳定性也较差。因此，针对目前常用纳米封堵剂在实际应用中存在的缺点，研究制备一种高效堵漏，又不会引起损害储层的新型纳米封材料具有重要的工程和实践意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了能够有效对泥页岩中的特殊裂缝孔隙进行封堵同时对储层损害和环境污染几乎没有影响的洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂，本专利技术提供一种纳米洋葱碳作为钻井液用仿生封堵剂的应用。
[0004]本专利技术第二方面提供一种纳米洋葱碳作为仿生封堵剂的水基钻井液。
[0005]本专利技术第三方面提供上述钻井液在油气钻井中的应用。
[0006]本专利技术提供的仿生封堵剂的纳米级球状结构与孔隙尺寸匹配较高，能显著提高封堵效果；并且具有优良的性能，能够适用于现代钻井液发展的需求，对进一步推动我国非常规油气资源页岩气和致密油的勘探开发具有重要的实用价值与经济效益。
附图说明
[0007]图1是实施例1的加封堵剂钻井液体系的滤饼电镜图；
[0008]图2是对比例1的未加封堵剂钻井液体系的滤饼电镜图
具体实施方式
[0009]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。
[0010]本专利技术提供一种纳米洋葱碳作为钻井液用仿生封堵剂的应用。
[0011]纳米洋葱碳(CNOs)是多壳层同心石墨层构成的纳米级球状结构，由于其弯曲闭合的特殊石墨层状结构和大的比表面积而具有优异的物理、化学性能，表现出优异的小尺寸效应、量子尺寸效应以及优越的热稳定性。纳米级球状结构和其优良的性能能够高效对泥页岩中的特殊裂缝孔隙进行封堵，提高井壁稳定性；并且对储层损害和环境污染几乎没有影响。以此洋葱碳微纳米结构为核心形成一套洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂，可有效提高非常规油气资源页岩气和致密油的勘探和开发。
[0012]优选地，所述纳米洋葱碳的直径为10
‑
100nm，优选为30
‑
40nm。
[0013]优选地，所述纳米洋葱碳的最内层由50
‑
80个碳原子组成，优选为60
‑
70个碳原子。
[0014]优选地，各层之间的间距为0.1
‑
0.5nm，优选为0.25
‑
0.35nm。
[0015]优选地，所述纳米洋葱碳具有的碳层数为10
‑
100层，优选为50
‑
80层。
[0016]在本专利技术的一种优选的实施方式中，CNOs其碳分子为套球状，类似于长径比约为1∶1的碳纳米管。CNOs内层是由60个碳原子组成，每一层碳原子数以60n2(n为层数)呈指数级递增，各层间距约为0.335nm。
[0017]纳米洋葱碳可以根据本专利技术对纳米洋葱碳的要求采用本领域常规的方式制得。例如，纳米洋葱碳结构仿生封堵剂制备方法包括：将一定量的萘倒入的酒精溶液，搅拌使其形成过饱和溶液，然后将过饱和溶液倒入含有灯芯的酒精灯中。将玻璃漏斗清洁干净后倒立固定在铁架上，将含有饱和萘的酒精灯点燃，在玻璃漏斗的广口部位熏烤。此过程要适当移动酒精灯，使样品充分附着在玻璃漏斗的广口部位。收集广口部位的样品，将收集到的样品用无水乙醇和去离子水清洗数次，在真空干燥箱中于60℃下干燥12h。
[0018]本专利技术中，洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂具有优异的物理、化学性能，表现出优异的小尺寸效应、量子尺寸效应；洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂具有良好的耐温性能，热稳定性好；洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂能够高效对泥页岩中的特殊裂缝孔隙进行封堵，提高井壁稳定性；该仿生封堵剂的纳米级球状结构与孔隙尺寸匹配较高，能显著提高封堵效果。洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂能够有效对泥页岩中的特殊裂缝孔隙进行封堵同时对储层损害和环境污染几乎没有影响。洋葱碳微纳米结构仿生封堵剂的纳米级球状结构与孔隙尺寸匹配较高，能显著提高封堵效果；并且具有优良的性能，能够适用于现代钻井液发展的需求。
[0019]本专利技术第二方面提供一种纳米洋葱碳作为仿生封堵剂的水基钻井液。
[0020]根据本专利技术，如上所述的，将上述纳米洋葱碳作为仿生封堵剂形成的水基钻井液能够获得优良的封堵效果，该纳米洋葱碳的含量可以在较宽范围内变动，优选地，以除去加重剂的水基钻井液的总重量为基准，以固含量计的所述改性二氧化硅材料的含量为1
‑
3重量％，优选为2
‑
2.5重量％。
[0021]另外，作为水基钻井液的本专利技术的钻井液还可以含有本领域常规的用于水基钻井
液中的添加剂，例如，以除去加重剂的水基钻井液的总重量为基准，可以含有1
‑
6重量％的膨润土(例如可以为钠基膨润土和/或钙基膨润土)、0.1
‑
1重量％的抗温降滤失剂(例如可以为改性后腐植酸钠缩聚物(KJAN)、酚醛树脂、磺甲基酚醛树脂、磺甲基褐煤树脂等中的一种或多种)、0.5
‑
3重量％的抗盐降滤失剂(纤维素醚类衍生物(PAC)、淀粉、改性淀粉和羧甲基纤维素等中的一种或多种)、2
‑
6重量％的常规惰性颗粒封堵剂(例如超细碳酸钙、白沥青、市售的封堵剂ZHFD
‑
1等中的一种或多种)、3
‑
6重量％的氯化钾、0.1
‑
0.3重量％的流型调节剂(例如可以为黄原胶)、1
‑
2重量％的超双疏剂(例如可以为CN10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米洋葱碳作为钻井液用仿生封堵剂的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其中，所述纳米洋葱碳的直径为10
‑
100nm，优选为30
‑
40nm。3.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述纳米洋葱碳的最内层由50
‑
80个碳原子组成，优选为60
‑
70个碳原子。4.根据权利要求3所述的应用，其中，各层之间的间距为0.1
‑
0.5nm，优选为0.25
‑
0.35nm。5.根据权利要求3或4所述的应用，其中，所述纳米洋葱碳具有的碳层数为10
‑
100层，优选为50
‑
80层。6.一种纳米洋葱碳作为仿生封堵剂的水基...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋官澄，沈秀伦，彭春耀，贺垠博，杨丽丽，董腾飞，崔凯潇，骆小虎，罗绪武，谭宾，王勇，付大其，耿铁，尤志良，周宝义，程荣超，刘书杰，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：