一种封堵剂、多级微纳米封堵钻井液体系及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种封堵剂、多级微纳米封堵钻井液体系及其制备方法，包括如下重量份数组分：水100份、膨润土2

【技术实现步骤摘要】
一种封堵剂、多级微纳米封堵钻井液体系及其制备方法


[0001]本专利技术涉及石油开采钻井液
，具体而言，涉及一种封堵剂、多级微纳米封堵钻井液体系及其制备方法。

技术介绍

[0002]井壁失稳问题一直是钻井工程中一个复杂且带有世界性的难题。钻井过程中，页岩地层黏土矿物的水化会导致井壁失稳，给钻井工程造成巨大的困难，主要表现为缩径、坍塌卡钻、井眼扩大、电测遇阻、固井质量低下等。这些事故不但会影响钻井工作的进行，延误钻井周期，而且还会给保护油气层技术的实施带来困难。直到今天，井壁失稳问题每年都给石油工业带来巨大经济损失，仍然是一个十分重要且棘手的问题。因此，维持页岩地层的井壁稳定是钻井工作中首先要考虑的问题。
[0003]在钻井液
中，若钻井液当量密度高于地层孔隙压力系数，一方面钻井液滤液在压差与毛细管压力作用下侵入地层，导致黏土矿物水化，页岩地层沿裂缝面或层理面开裂，并不断沿裂缝横向或纵向发展；另一方面钻井液与页岩表面接触，导致页岩水化分散，井壁岩石逐渐脱落，两者都会造成井壁失稳。因此，急需一种能有效抑制水敏性页岩水化，可以进入泥页岩孔隙进行封堵，并有良好的承压能力，防止压力传递而扩大孔隙的封堵材料，来满足泥页岩的油气开采工作。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是目前钻井液容易导致黏土矿物水化，页岩地层沿裂缝面或层理面开裂，造成井壁失稳，目的在于提供一种封堵剂、多级微纳米封堵钻井液体系及其制备方法，能够有效的抑制水敏性页岩水化，可以进入泥页岩孔隙进行封堵，并有良好的承压能力，同时在泥页岩钻井中能很好的填充裂隙并在井壁上形成阻挡层，阻止压力传递，防止钻井液的进一步侵入，提高井壁稳定性，节约钻井周期。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种封堵剂，其制备方法包括如下步骤：
[0008]1)将去100重量份去离子水加入锥形瓶中，然后将锥形瓶水浴加热升温至25
‑
30℃，将 13
‑
16重量份聚乙烯亚胺、9
‑
12重量份聚乙二醇和2
‑
3重量份石棉纤维缓慢加入锥形瓶中，搅拌至充分溶解；
[0009]2)将引发剂5
‑
9重量份加入步骤1)的溶液中，搅拌至充分溶解，水浴加热升温至65
‑
75℃后，持续通氮气并搅拌3
‑
5h，得到复合体，过滤，置于100
‑
110℃的烤箱中干燥，得到封堵剂。其中，引发剂为2
‑
4份的硫酸铵和3
‑
5份的亚硫酸氢钠。
[0010]本专利技术还提供一种多级微纳米封堵钻井液体系，包括如下重量份数组分：水100份、膨润土2
‑
10份、碳酸钠0.2
‑
1.0份、氢氧化钠0.01
‑
0.3份、包被剂FA
‑
367 0.2
‑
4份、降滤失剂1
‑
5 份、抑制剂1
‑
6份，降粘剂0.5
‑
8份、封堵剂0.5
‑
2.5份、润滑剂1
‑
6份、无机微纳米刚
性颗粒 0.5
‑
2.5份、高分子乳化沥青0.5
‑
2.5份、重晶石10
‑
60份。
[0011]本专利技术的钻井液，通过将不同粒径的无机微纳米刚性颗粒、高分子乳化沥青、封堵剂进行组合配比，补足了井浆中缺失的几微米～几十微米尺寸范围的刚性微粒子和塑性微粒子，可以进入泥页岩孔隙对微纳米级固定裂缝或孔喉进行良好的封堵，有效提高钻井液的封堵防塌能力，同时在泥页岩钻井中能很好的填充裂隙并在井壁上形成阻挡层，阻止压力传递，防止钻井液的进一步侵入，明显增加地层的承压能力，提高井壁稳定性，从而达到稳定井壁的目的；另外，本专利技术的钻井液还有具有优异的抑制性能，能够有效的抑制水敏性页岩水化，可用于强水敏性泥页岩地层的水化膨胀，明显降低页岩膨胀率，防止井壁垮塌，减少井下复杂情况的发生，节约钻井周期。
[0012]本专利技术钻井液中，无机微纳米刚性颗粒为刚性颗粒材料，粒度为0.1
‑
10μm，能够起到调节粘度、流变性能的作用，具有良好的填充效果；高分子乳化沥青为塑性材料，粒径分布在 2.0～200μm，和无机微纳米刚性颗粒协同，能够对微纳米级固定裂缝或孔喉进行良好的封堵；膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8
‑
15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30 倍，在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状；包被剂FA
‑
367，在分子中引入阳去离子、阴去离子、和非去离子基团的线性大聚合物，用于钻井液中能够起到起抑制岩屑分散和增加钻井液粘度的作用，其包被抑制能力相当强，因而具有较强的抗岩粉污染的容载能力，在受到岩粉污染后净化处理也相对容易，可以减少体系中的亚微米颗粒含量，有利于增加机械钻速和保护产层，同时提升了钻井液的抗温性能；润滑剂的加入则可降低钻具和井壁、套管之间的摩阻，使钻井液具有良好的配伍性，可显著改善钻井液的高温稳定性。
[0013]进一步的，本专利技术一种多级微纳米封堵钻井液体系，各组分更优选的重量份数如下：水 100份、膨润土2
‑
6份、碳酸钠0.4
‑
1.0份、氢氧化钠0.05
‑
0.2份、包被剂FA
‑
367 0.5
‑
3份、降滤失剂2
‑
4份、抑制剂2
‑
6份、降粘剂1
‑
8份、封堵剂0.7
‑
2.0份、润滑剂2
‑
6份、无机微纳米刚性颗粒0.7
‑
2.0份、高分子乳化沥青0.7
‑
2.0份、重晶石15
‑
55份。
[0014]进一步的，所述降滤失剂为多效抗温降滤失剂KJ
‑
1、磺甲基酚醛树脂SMP
‑
3、乙烯基单体多元共聚物PAC141中的一种或多种。
[0015]进一步的，所述抑制剂为磺化沥青FT
‑
1、丙酰胺、氯化钾中的一种或多种；磺化沥青含有磺酸基，水化作用很强，本专利技术钻井液选择磺化沥青作为抑制剂，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用，同时不溶于水的部分又能填充孔喉和裂缝起到封堵作用，并可覆盖在页岩界面，改善泥饼质量，另外磺化沥青在钻井液中还起润滑和降低高温高压滤失量的作用。
[0016]进一步的，所述降粘剂为磺化褐煤、低聚物降粘剂XB
‑
40、复合去离子型聚合物降粘剂 PSC90
‑
6中的一种或多种。
[0017]进一步的，所述润滑剂选自聚合醇JHC
‑
1、固体石墨、极压润滑油脂J600F中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封堵剂，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：1)将去100重量份去离子水加入锥形瓶中，然后将锥形瓶水浴加热升温至25
‑
30℃，将13
‑
16重量份聚乙烯亚胺、9
‑
12重量份聚乙二醇和2
‑
3重量份石棉纤维缓慢加入锥形瓶中，搅拌至充分溶解；2)将引发剂5
‑
9重量份加入步骤1)的溶液中，搅拌至充分溶解，水浴加热升温至65
‑
75℃后，持续通氮气并搅拌3
‑
5h，得到复合体，过滤，置于100
‑
110℃的烤箱中干燥，得到封堵剂。2.一种多级微纳米封堵钻井液体系，其特征在于，包括如下重量份数组分：水100份、膨润土2
‑
10份、碳酸钠0.2
‑
1.0份、氢氧化钠0.01
‑
0.3份、包被剂FA
‑
367 0.2
‑
4份、降滤失剂1
‑
5份、抑制剂1
‑
6份，降粘剂0.5
‑
8份、权利要求1所示封堵剂0.5
‑
2.5份、润滑剂1
‑
6份、无机微纳米刚性颗粒0.5
‑
2.5份、高分子乳化沥青0.5
‑
2.5份、重晶石10
‑
60份。3.根据权利要求2所述的一种多级微纳米封堵钻井液体系，其特征在于，包括如下重量份数组分：水100份、膨润土2
‑
6份、碳酸钠0.4
‑
1.0份、氢氧化钠0.05
‑
0.2份、包被剂FA
‑
3670.5
‑
3份、降滤失剂2
‑
4份、抑制剂2
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，柳新国，常爽，罗平亚，谢刚，王韧，代锋，李文哲，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：