CN106634875A - 一种钻井液用降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

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李公让
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侯业贵
周守菊
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张守文
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Abstract

本发明提供一种钻井液用降滤失剂，包含以下组分：油相30~70重量份；非离子表面活性剂10~30重量份；纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液20~50 重量份。本发明还提供了所述的钻井液用降滤失剂的制备方法：将非离子表面活性剂与油相比例混合，在20℃~40℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌10 min~30min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌10 min~30min，即得到所述降滤失剂。该降滤失剂采用纳米粒子对孔隙和微裂缝进行封堵，形成的滤饼相对致密，能够改善滤饼质量，减少钻井液的滤失量，提高井壁的稳定性，同时，具有较好的油气层保护效果。

Description

一种钻井液用降滤失剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井液技术领域，特别涉及一种降低钻井液滤失量的钻井液用降滤失剂及其制备方法。
背景技术
降滤失剂是用以钻井液性能稳定,减少有害液体向地层滤失,以及稳定井壁、保证井径规则的重要泥浆处理剂。降滤失剂是油井水泥外加剂中最重要的一种,在固井技术套管、油层套管及尾管时通常需要加入降滤失剂以控制水泥浆中的液相滤失。它对井壁稳定、保护油气层起着很重要的作用。
目前，国内外在钻井液封堵剂和降滤失剂研究上，已经做出了很多的努力，许多处理剂已经相对成熟，也有比较好的效果。如张凡等在《一种油基膨胀封堵剂的合成及其性能评价》中合成了一种用于油基钻井液的膨胀封堵剂（见《长江大学学报(自然科学版) 》，2010，7（3）），基本原料为苯乙烯、吸油性单体、交联剂、引发剂、聚乙烯醇和碳酸钙。胡文军等在《强封堵油基钻井液体系在W11-4D油田的应用》中提出了一种具有强封堵能力的油基钻井液，利用乳化沥青、树脂、超细碳酸钙作用封堵剂（见《钻井液与完井液》，2007，24（3））。中国专利CN102863947A的公开了一种强抑制强封堵钻井液，强封堵剂为阳离子改性沥青、磺化沥青、天然沥青粉、阳离子乳化沥青、胶体沥青、胶乳、乳化石蜡中的一种或一种以上组合物。中国专利CN103013469A公开了一种使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法，该发明提供一种使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法，在基浆中加入纳米二氧化硅分散液，使基浆形成更加薄而致密的泥饼，提高降滤失效果。但这些技术的缺点或不足是：形成的滤饼不够致密，对岩石的微孔隙及微裂缝封堵能力不够，导致在较长泥页岩井段钻进时，水对泥页岩仍有一定程度上的侵入，从而增加了泥页岩井壁坍塌的风险。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术的不足，提供一种钻井液用降滤失剂及其制备方法，该降滤失剂采用纳米粒子对孔隙和微裂缝进行封堵，形成的滤饼相对致密，能够改善滤饼质量，减少钻井液的滤失量，提高井壁的稳定性，同时，具有较好的油气层保护效果。
为了达到本发明的目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明首先提供了一种降滤失剂，包括以下组分：
油相 30~70重量份；
非离子表面活性剂 10~30重量份；
纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液 20~50 重量份。
在本发明的一个优选方案中，所述油相为轻质液体石蜡、重质液体石蜡和白油中的一种或几种的混合物。
在本发明的一个优选方案中，所述非离子表面活性剂为Span20、Span80、Tween20、Tween80、PVA（聚乙烯醇）中的一种或几种。
本发明技术方案中，所述的纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液的制备方法包括：
将纳米二氧化硅和纳米碳酸钙按重量比1~3:1~2加入去离子水中，再加入分散剂，在20℃~40℃下高速搅拌30min~60min，即得到纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液。
本发明技术方案中，所述纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液的制备方法中分散剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、六偏磷酸钠中的一种或几种。
本发明技术方案中，所述的降滤失剂制备方法包括：
将表面活性剂与液体石蜡按所述降滤失剂所含组分比例混合，在20℃~40℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌10 min~30min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌10 min~30min，即得到所述降滤失剂。
本发明具有如下优点：
本发明在乳液中加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙制备成降滤失剂。纳米二氧化硅和纳米碳酸钙可以进入地层的微小孔隙和裂缝之中，从而提高钻井液的降滤失效果，同时，提高钻井液滤饼的致密性，减缓钻井液向地层的渗透及地层吸水后膨胀、掉块的趋势，提高井壁稳定性。同时，在油层段使用，具有较好的油气层保护效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明的范围并不限于以下实施例。
实施例1
本实施例中使用降滤失剂以100重量份包括以下组分：
重质液体石蜡 70重量份；
Span80 10重量份；
纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液 20重量份。
本实施例使用所述的纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液的制备方法包括：
将纳米二氧化硅和纳米碳酸钙按重量比2:1加入去离子水中，再加入六偏磷酸钠，在25℃下高速搅拌30min，即得到纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液。
本实施例的使用所述的降滤失剂制备方法包括：
将Span80与重质液体石蜡按重量比7：1混合，在25℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌10 min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌30min，即得到所述降滤失剂。
实施例2
本实施例中使用降滤失剂以100重量份包括以下组分：
白油 50重量份；
Tween20 20重量份；
纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液 30重量份。
本实施例使用所述的纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液的制备方法包括：
将纳米二氧化硅和纳米碳酸钙按重量比3:2加入去离子水中，再加入聚丙烯酸钠，在30℃下高速搅拌60min，即得到纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液。
本实施例的使用所述的降滤失剂制备方法包括：
将Tween20与白油按重量比5：2混合，在30℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌30 min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌30min，即得到所述降滤失剂。
实施例3
本实施例中使用降滤失剂以100重量份包括以下组分：
重质液体石蜡 60重量份；
Span80和PVA的混合物 20重量份；
纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液 20重量份。
本实施例使用所述的纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液的制备方法包括：
将纳米二氧化硅和纳米碳酸钙按重量比1:1加入去离子水中，再加入聚乙二醇和六偏磷酸钠的混合物（混合比例1:3），在40℃下高速搅拌50min，即得到纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液。
本实施例的使用所述的降滤失剂制备方法包括：
将Span80和PVA的混合物（混合比例4:1）与重质液体石蜡按重量比6：2混合，在40℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌30 min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌30min，即得到所述降滤失剂。
实施例4
本实施例中使用降滤失剂以100重量份包括以下组分：
重质液体石蜡 60重量份；
Tween20和PVA的混合物 20重量份；
纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液 20重量份。
本实施例使用所述的纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液的制备方法包括：
将纳米二氧化硅和纳米碳酸钙按重量比2:1加入去离子水中，再加入十二烷基苯磺酸钠，在40℃下高速搅拌50min，即得到纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液。
本实施例的使用所述的降滤失剂制备方法包括：
将Tween20和PVA的混合物（混合比例5:2）与重质液体石蜡按重量比6：2混合，在40℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌30 min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌30min，即得到所述降滤失剂。
对比例1
按照行业标准SY/T5621-93的相同的方法测定不添加本发明的所述降滤失剂的常规水基钻井液，钻井液配方为：5%膨润土浆+0.2%NaOH+0.3%PAM+0.1%
LV-CMC+0.5%水解聚丙烯腈铵盐+1.5%SMP-1+1.5%KFT，测定高温高压滤失量为30ml。
按照行业标准SY/T5621-93的相同的方法测定在上述配方中添加本发明所述实施例中降滤失效果最好的降滤失剂，测定高温高压滤失量为为7ml。
由此可以看出，加了含有本发明降滤失剂的钻井液的滤失量明显降低。

Claims (7)

1.一种钻井液用降滤失剂，其特征在于：包含以下组分：
油相 30~70重量份；
非离子表面活性剂 10~30重量份；
纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液 20~50 重量份。
2.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂，其特征在于：所述油相为轻质液体石蜡、重质液体石蜡和白油中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂，其特征在于：所述非离子表面活性剂为Span20、Span80、Tween20、Tween80、聚乙烯醇（PVA）中的一种或几种。
4.根据权利要求1、2或3所述的钻井液用降滤失剂，其特征在于，所述的纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液的制备方法为：
将纳米二氧化硅和纳米碳酸钙按重量比1~3:1~2加入去离子水中，再加入分散剂，在20℃~40℃下高速搅拌30min~60min，即得到纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液。
5.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、六偏磷酸钠中的一种或几种。
6.根据权利要求1、2或3所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：将非离子表面活性剂与油相比例混合，在20℃~40℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌10 min~30min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌10 min~30min，即得到所述降滤失剂。
7.根据权利要求4所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其特征在于：将非离子表面活性剂与油相比例混合，在20℃~40℃下，利用磁力搅拌器高速搅拌10 min~30min，然后在低速搅拌下逐渐加入纳米二氧化硅和纳米碳酸钙水分散液，再高速搅拌10 min~30min，即得到所述降滤失剂。
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