一种钻井液用地层环境[H+]响应型井壁稳定处理剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钻井液用地层环境[H+]响应型井壁稳定处理剂及其制备方法和应用。所述井壁稳定处理剂由包括丙烯酸类共聚物、聚酯、有机碱、铁盐、分散改性剂和小分子有机酸在内的组分制备而得。所述井壁稳定处理剂能够利用地层环境[H+]激发，实现地层环境下的快速精准释放，通过释放出不同形态羟基氢氧化铁簇合物修复组分，通过快速聚集、定向吸附反应，实现对地层微裂缝的内部修复和定点强化，可大幅度减少井壁稳定处理剂的用量，同时实现对井下微裂缝第一时间的固壁强化，阻隔水化作用通道，降低钻井液的滤失量，有效地提高地层井壁稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用地层环境[H+]响应型井壁稳定处理剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钻井领域，具体地说，是涉及一种钻井液用地层环境[H+]响应型井壁稳定处理剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着石油勘探向深部发展、页岩气勘探加速，钻遇地层条件越来越复杂，我国西北、华北、四川等重点勘探区域复杂地层井壁失稳问题日益突出。西部地区部分二叠系地层，局部破碎，薄弱点多，非均质性强，裂隙发育，掉块硬度高，易导致卡钻等事故。其中二叠系火成岩裂缝发育，英安岩破碎易产生垮塌。石炭系、志留系硬脆性泥页岩地层，粘土含量较高，微裂缝发育易于形成水化通道而剥落掉块、坍塌。华北工区石盒子、石千峰组硬脆性泥岩地层，微裂缝较为发育，在外力作用下易沿微裂缝破裂，滤液侵入后，降低泥岩强度，引起井壁失稳；涪陵、威远等页岩气区块龙马溪组层理性强、微裂缝发育，水相侵入裂缝，产生水力尖劈作用，诱发井壁失稳。四川海相受断裂、风化剥蚀、裂缝发育影响严重，极易垮塌、掉块造成卡钻等复杂，已发生多起卡钻等复杂情况。
[0003]钻井液中加入高效井壁稳定处理剂是改善和解决井壁失稳问题的主要方法之一，目前针对硬脆性复杂地层的井壁失稳问题，采用惰性填充封堵是主要技术思路之一。乳化沥青、磺化沥青、氧化沥青等沥青类处理剂如雪佛龙公司的Soltex系列产品和Progress公司的PRO-TEX产品，主要利用处理剂中沥青颗粒在软化点附近温度软化变形，在压差作用下，被挤入地层层理的裂隙和孔喉中，封堵井壁的裂缝和孔隙。硅酸盐处理剂可在水中形成不同尺寸的离子、胶体和高分子的纳米级粒子，通过吸附、扩散和化学沉淀等作用，在地层岩石表面形成一层保护膜，封堵地层微裂缝，黏结地层矿物，提高地层的整体胶结能能力，封固井壁。但硅酸盐处理剂对钻井液的pH要求较高，往往在11以上，由于配伍处理剂较少，钻井液的流变性能调控困难，在一定程度上限制了其应用。聚合醇处理剂有效作用温度范围有限，需要其浊点温度与井底循环温度相当，方能有效封堵地层的微裂缝。
[0004]近年来，国外研究人员基于纳米SiO2、纳米ZnO、纳米碳黑、超微细材料研发了多种的惰性封堵处理剂。但材料用量较大，部分材料加量要达到10％以上。
[0005]综上所述，现有沥青类、聚合醇处理剂、超微细处理剂及钻井液体系，均为惰性封堵难以高效匹配地层微裂缝，精确控制能力差，有效地层反应活性成分难以可控释放(优先与钻井液处理剂作用)，缺乏可对地层微裂缝进行判断处理的高效井壁稳定处理剂，无法根据复杂地层条件响应处理，实现对于硬脆性泥页岩微裂缝的第一时间快速封堵固壁。
[0006]铁化合物在钻井液处理剂主要用于钻井液降黏剂铁铬木质素磺酸盐(FCLS)生产。铁铬木质素磺酸盐由造纸废液经发酵浓缩后，加入硫酸亚铁和重铬酸钠氧化聚合，再经喷雾干燥而成。而由于铁离子在不同pH条件下可以形成不同形态的羟基氢氧化铁化合物，氢氧化铁粒子大小在1nm到100nm之间时会形成胶体。胶状沉淀的水合氧化铁有较强的吸附性能，能够与地层裂缝表面发生定向吸附，快速封堵地层微裂缝。但直接向钻井液中加入铁盐
及其他化合物，则铁盐会优先与钻井液处理剂发生相互作用，导致钻井液滤失、流变性能遭到破坏，同时难以进入地层。

技术实现思路

[0007]为了克服如上所述的现有技术中的不足与缺陷，本专利技术公开一种钻井液用地层环境[H+]响应型井壁稳定处理剂，其可利用地层环境[H+]激发，通过调控处理剂的形态变化，实现其在地层微裂缝内部快速释放，与地层微裂缝表面发生化学反应，迅速相互聚集生长，实现对微裂缝的快速修补，从而阻隔水化作用通道，减少钻井液滤液对地层的侵入，从而提高硬脆性地层的井壁稳定性。
[0008]本专利技术目的之一为提供一种钻井液用地层环境[H+]响应型井壁稳定处理剂，由包括丙烯酸类共聚物、聚酯、有机碱、铁盐、分散改性剂和小分子有机酸在内的组分制备而得。
[0009]所述井壁稳定处理剂中，优选地，所述组分以重量份计为：
[0010][0011]更优选地，所述组分以重量份计为：
[0012][0013]其中，所述铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铁、氧化铁、四氧化三铁、溴化铁、溴化亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫氰化铁、碘化铁、碘化亚铁、氟化亚铁、氟化铁、硫氰酸亚铁中的一种或多种，更优选氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁中的一种或多种，例如可选择以上铁盐中的两种、三种等。
[0014]所述丙烯酸类共聚物为丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、聚丙交酯-乙交酯二甲基丙烯酸酯、马来酸酐-丙烯酸共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三
元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种或多种，例如可选择以上丙烯酸类共聚物中的两种、三种等；
[0015]所述丙烯酸类共聚物的分子量优选为2000～100000；
[0016]所述丙烯酸类共聚物更优选为2000～100000分子量的丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、聚丙交酯-乙交酯二甲基丙烯酸酯、马来酸酐-丙烯酸共聚物中的一种或多种。
[0017]所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯中的一种或几种，更优选为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯中的一种或多种，例如可选择以上聚酯中的两种、三种等。
[0018]所述有机碱为叔丁醇钾、丁基锂、六甲基二硅胺基钾、六甲基二硅胺基钠、甲醇钠、二异丙基胺基锂、苯基锂、乙醇钾中的一种或多种，更优选为叔丁醇钾、丁基锂、六甲基二硅胺基钾、甲醇钠中的一种或多种，例如可选择以上有机碱中的两种、三种等。
[0019]所述分散改性剂为氟化聚丙烯酸酯、磺基琥珀酸酯、油酸酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种，更优选为氟化聚丙烯酸酯、磺基琥珀酸酯中的一种或多种，例如可选择以上分散改性剂中的两种、三种等。
[0020]所述小分子有机酸为柠檬酸、草酸、苯甲酸、油酸、水杨酸、乙酸、甲酸、酒石酸、苹果酸中的一种或多种，优选为柠檬酸、苯甲酸、乙酸中的一种或多种，例如可选择以上小分子有机酸中的两种、三种等。
[0021]所述井壁稳定处理剂中，进一步地还可包括隔离助剂。
[0022]所述隔离助剂优选为滑石粉、二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、重晶石、土粉中的一种或多种，例如可选择以上隔离助剂中的两种、三种等；
[0023]所述隔离助剂的粒径优选为200～2000目；
[0024]所述隔离助剂最优选200～2000目的滑石粉、二氧化硅、钛白粉中的一种或多种。
[0025]本专利技术目的之二为提供所述井壁稳定处理剂的制备方法，包括将包含丙烯酸类共聚物、聚酯、有机碱、铁盐、分散改性剂和小分子有机酸在内的组分进行反应。
[0026]优选地，所述制备方法包括将包含丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用地层环境[H+]响应型井壁稳定处理剂，由包括丙烯酸类共聚物、聚酯、有机碱、铁盐、分散改性剂和小分子有机酸在内的组分制备而得。2.根据权利要求1所述的井壁稳定处理剂，其特征在于所述组分以重量份计为：3.根据权利要求1所述的井壁稳定处理剂，其特征在于：所述铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铁、氧化铁、四氧化三铁、溴化铁、溴化亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫氰化铁、碘化铁、碘化亚铁、氟化亚铁、氟化铁、硫氰酸亚铁的一种或多种；和/或，所述丙烯酸类共聚物为丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、聚丙交酯-乙交酯二甲基丙烯酸酯、马来酸酐-丙烯酸共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种或多种；和/或，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯中的一种或多种；和/或，所述有机碱为叔丁醇钾、丁基锂、六甲基二硅胺基钾、六甲基二硅胺基钠、甲醇钠、二异丙基胺基锂、苯基锂、乙醇钾中的一种或多种；和/或，所述分散改性剂为氟化聚丙烯酸酯、磺基琥珀酸酯、油酸酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；和/或，所述小分子有机酸为柠檬酸、草酸、苯甲酸、油酸、水杨酸、乙酸、甲酸、酒石酸、苹果酸中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的井壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔勇，林永学，金军斌，杨帆，杨小华，宋健健，李胜，张亚云，
申请(专利权)人：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：