一种适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液及其制备方法和应用，属于石油天然气钻井领域。包括以下组分：油相、水相、高效乳化剂、碱度调节剂、降滤失剂、纳米封堵剂、有机土和加重材料。本发明专利技术的油基钻井液具有强抑制性、电稳定性能强、封堵性能强、滤失量低等特性，能满足强水敏易垮塌地层作业对钻井液的抑制能力要求，有效预防水敏引起的井下复杂情况，提高井壁稳定性能，从而预防井壁垮塌。从而预防井壁垮塌。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及石油天然气钻井
，尤其涉及一种适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着页岩气的大规模开采，水平段长度超过800m，在易塌、强水敏性地层钻井，由于页岩地层纳米级微孔、微裂缝极其发育、易破碎、稳定性差、地应力复杂的地层特性，极易发生井壁坍塌、储层的水敏损害和水锁损害等复杂事故，严重影响了页岩气的开发效果和进程。由于油基钻井液的滤失量低，而且滤液是油而不是水，强抑制性能、封堵性能，被广泛用于国内外深水井、非常规油气藏页岩气等复杂地层开发中。但仍存在一定不足，在强水敏易垮塌页岩地层中钻进时，钻井液必须拥有非常优秀的封堵能力，而常规油基钻井液使用的常规封堵剂(碳酸钙)，但其粒径较大(0.08～1000mm)，难以对微裂缝形成有效的致密封堵。强水敏地层的页岩极易破碎，即使是具有强抑制性能的油基钻井液钻进时，滤液进入微裂缝后会破坏泥页岩的胶结性，引起黏土矿物的水化膨胀和水化分散，使孔隙压力增加、页岩强度降低，从而导致井壁失稳；同时页岩水化膨胀和水化分散对钻井液的性能产生巨大影响，尤其是流变性能增稠明显。因此，作业于强水敏易垮塌地层的钻井液必须具有优秀的化学抑制能力和封堵能力。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液及其制备方法和应用。本专利技术提供的油基钻井液适用适用于强水敏易垮塌地层，化学抑制能力和封堵能力强。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液，包括以下组分：油相、水相、高效乳化剂、碱度调节剂、降滤失剂、纳米封堵剂、有机土和加重材料，所述油相与水相的体积比为80～85：15～20，以所述油相与水相的总体积为100mL计，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中高效乳化剂的质量为3.0～4.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中碱度调节剂的质量为2.0～3.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中降滤失剂的质量为2.0～3.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中纳米封堵剂的质量为3.0～4.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中有机土的质量为1.0～2.0g，所述加重材料的质量使所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液的密度为1.2～2.4g/cm3；
[0006]所述高效乳化剂由包括以下步骤的方法制得：
[0007]将三聚酸、二乙醇胺和碱性催化剂混合进行酰基化反应，得到酰基化产物；
[0008]将所述酰基化产物、二聚酸和脂肪醇聚氧乙烯醚混合进行酯化反应，得到所述高
效乳化剂。
[0009]优选地，所述三聚酸、二乙醇胺和碱性催化剂的质量比为30～40：25～30：15～20。
[0010]优选地，所述酰基化反应的温度为180～200℃，时间为6～8h。
[0011]优选地，所述三聚酸、二聚酸和脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为30～40：10～15：20～30。
[0012]优选地，所述酯化反应的温度为90～120℃，时间为7～8h。
[0013]优选地，所述纳米封堵剂由包括以下步骤的方法制得：
[0014]在保护气氛下，将苯乙烯、丙烯酸异丁酯、Span80、引发剂、甲基丙烯酸和水混合进行乳液聚集，得到乳液聚合物；
[0015]将所述乳液聚合物与纳米二氧化硅混合后干燥，得到所述纳米封堵剂。
[0016]优选地，所述苯乙烯、丙烯酸异丁酯、Span80、水、引发剂和甲基丙烯酸的质量比为35～45：15～20：5～10：100：1～2：20～25。
[0017]优选地，所述乳液聚集的温度为60～80℃，时间为3～4h。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述的适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：
[0019]向油相中依次加入高效乳化剂、碱度调节剂、降滤失剂、纳米封堵剂和有机土，得到油相混合液；
[0020]将水相加入到所述油相混合液中，进行乳化，然后加入加重材料，得到所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述的适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液或上述技术方案所述的制备方法制得的适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液在强水敏易垮塌地层石油天然气钻井领域中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液，包括以下组分：油相、水相、高效乳化剂、碱度调节剂、降滤失剂、纳米封堵剂、有机土和加重材料，所述油相与水相的体积比为80～85：15～20，以所述油相与水相的总体积为100mL计，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中高效乳化剂的质量为3.0～4.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中碱度调节剂的质量为2.0～3.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中降滤失剂的质量为2.0～3.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中纳米封堵剂的质量为3.0～4.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中有机土的质量为1.0～2.0g，所述加重材料的质量使所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液的密度为1.2～2.4g/cm3；所述高效乳化剂由包括以下步骤的方法制得：将三聚酸、二乙醇胺和碱性催化剂混合进行酰基化反应，得到酰基化产物；将所述酰基化产物、二聚酸和脂肪醇聚氧乙烯醚混合进行酯化反应，得到所述高效乳化剂。
[0023]本专利技术中，油相作为油包水钻井液的连续相；水相作为油包水钻井液的内相，保证井壁稳定及活度平衡；高效乳化剂起乳化作用，形成稳定的油包水钻井液，提高钻井液的粘度，增强钻井液悬浮和携渣能力，本专利技术中高效乳化剂包被性能好，能增强页岩的井壁稳定性，降低钻井液滤液进入页岩中，预防水敏的发生，与合成的纳米封堵剂协同作用，提高井壁稳定性，保护强水敏地层；有机土可以提高钻井液稳定性，并可提高体系黏度与动切力；降滤失剂用于降低钻井液滤失量；碱度调节剂用于调节钻井液碱度；纳米封堵剂提高钻井
液的抑制性能，封堵页岩微细、微纳米孔缝，降低钻井液的滤失量。且本专利技术提供的油基钻井液流变好，高密度下也有良好的流变性能。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术的油基钻井液破乳电压值高，具有较强的电稳定性能，高效乳化剂维持油基钻井液的电稳定性，破乳电压越高，表示稳定性越强，本专利技术的高效乳化剂中具有强亲水基团酰胺基，可增强其在油水界面的吸附能力，使高效乳化剂能在油水两相的界面上定向吸附形成强的界面膜，有利于提高乳状液乳化稳定性和电稳定性；封堵性能强，砂床深度小于3cm，高温高压失水小于2mL；具有强抑制能力，本专利技术中降滤失剂氧化沥青能降低钻井液高温高压滤失量，纳米封堵剂具有良好的附着力，吸附在岩石表面，提高井壁强度、有效抑制泥页岩水化膨胀，降低因为水化、膨胀、分散和造浆而引起缩径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液，其特征在于，包括以下组分：油相、水相、高效乳化剂、碱度调节剂、降滤失剂、纳米封堵剂、有机土和加重材料，所述油相与水相的体积比为80～85：15～20，以所述油相与水相的总体积为100mL计，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中高效乳化剂的质量为3.0～4.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中碱度调节剂的质量为2.0～3.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中降滤失剂的质量为2.0～3.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中纳米封堵剂的质量为3.0～4.0g，所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液中有机土的质量为1.0～2.0g，所述加重材料的质量使所述适用于强水敏易垮塌地层的油基钻井液的密度为1.2～2.4g/cm3；所述高效乳化剂由包括以下步骤的方法制得：将三聚酸、二乙醇胺和碱性催化剂混合进行酰基化反应，得到酰基化产物；将所述酰基化产物、二聚酸和脂肪醇聚氧乙烯醚混合进行酯化反应，得到所述高效乳化剂。2.根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于，所述三聚酸、二乙醇胺和碱性催化剂的质量比为30～40：25～30：15～20。3.根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于，所述酰基化反应的温度为180～200℃，时间为6～8h。4.根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于，所述三聚酸、二聚酸和脂肪醇聚氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝忠，何淼，李俊，许明标，雷佳萍，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司石油工程技术研究院长江大学，
类型：发明
国别省市：