CN108239521A - 一种钻井液用微乳凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻井液用微乳凝胶，包括下列重量百分比的组分：8％～30％的微乳液；0.5％～8％的聚合物；0.05％～0.2％的高温稳定剂；0.1％～0.3％的pH调节剂；61.50％～92.35％的水。本发明还包括钻井液用微乳凝胶的制备方法，首先配制微乳液；然后按照比例配制聚合物水溶液；在搅拌条件下按比例加入前述配制好的微乳液、高温稳定剂、pH调节剂，搅拌均匀，制得钻井液用微乳凝胶。本发明所述的钻井用微乳凝胶是一种微乳液与聚合物凝胶的复配体系，聚合物凝胶具有一定的黏度，具有堵孔降滤失作用，且有利于携岩。凝胶在一定温度下会发生降解破胶，破胶后体系呈微乳状态，对泥页岩微裂缝地层具有良好的封堵作用，并且润滑性能优良。

Description

一种钻井液用微乳凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油钻井用润滑降滤失微乳凝胶处理剂及其制备方法，具体地说，是微乳液与凝胶复配形成的具有良好润滑、封堵、降滤失作用的钻井液处理产品。
背景技术
钻井液是油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液是钻井的“血液”，在钻井作业中起着非常重要的作用。钻井液主要功用有：①携带和悬浮岩屑；②稳定井壁和平衡地层压力；③冷却和润滑钻头、钻具；④传递水动力。在越来越多的非常规油气资源的勘探开发中，水平井开发方式成为首要选择，但泥页岩地层水平井钻井过程中的井壁稳定和润滑减阻问题依然成为钻井行业面临的首要难题。泥页岩地层微裂缝发育，裂缝细、孔喉小，相当一部分为纳米孔、缝，常规封堵材料不能实现有效封堵；目前常用的固体、液体类润滑剂直接加入整个循环钻井液中，用量大、效果差。。
发明内容
本发明的目的是提供一种封堵微裂缝效果好、润滑性能优越的、具有集中起效功能的润滑封堵材料，即钻井液用微乳凝胶。采用该微乳凝胶复配的钻井液处理剂，利用微乳与凝胶之间的协同效应，以为克服上述现有技术的不足之处。同时本发明还提供了钻井液用微乳凝胶的制备方法。
本发明的技术方案：
首先是一种钻井液用微乳凝胶，包括下列重量百分比的组分：8％～30％的微乳液；0.5％～8％的聚合物；0.05％～0.2％的高温稳定剂；0.1％～0.3％的pH调节剂；61.50％～92.35％的水。
其中：所述微乳液包括白油、混合表面活性剂、低分子醇和水；所述聚合物为明胶或阿拉伯胶中的一种或两种；所述高温稳定剂为醇胺类化合物；所述pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种。
所述混合表面活性剂为Tween60、Tween80、Span80、OP-10、PEG400中的两种或两种以上组成的混合物；所述低分子醇为正丁醇或异丙醇中的一种或两种。
所述微乳液中白油占微乳液质量总量的35％～40％、水占微乳液质量总量的15％～20％、混合表面活性剂占微乳液质量总量的10％～18％、低分子醇占微乳液质量总量的25％～30％。
其次本发明的技术方案还包括钻井液用微乳凝胶的制备方法，首先配制微乳液；然后按照比例配制聚合物水溶液；在搅拌条件下按比例加入前述配制好的微乳液、高温稳定剂、pH调节剂，搅拌均匀，制得钻井液用微乳凝胶。
前述钻井液用微乳凝胶的制备方法进一步优化方案：首先将白油、混合表面活性剂、低分子醇、水按比例混合产生微乳液；然后按比例配制聚合物水溶液；在搅拌条件下按比例加入前述配制好的微乳液、高温稳定剂、pH调节剂，搅拌均匀，制得钻井液用微乳凝胶。
本发明所述的钻井用微乳凝胶是一种微乳液与聚合物凝胶的复配体系，聚合物凝胶具有一定的黏度，具有堵孔降滤失作用，且有利于携岩。凝胶在一定温度下会发生降解破胶，破胶后体系呈微乳状态，对泥页岩微裂缝地层具有良好的封堵作用，并且润滑性能优良。
本发明的有益效果是：作为微乳液与聚合物凝胶的复配体系，同时具有微乳液与凝胶的优点。微乳凝胶体系加入到钻井液中后可以适当提高钻井液粘度，有利于定向井、水平井的携岩；微乳凝胶体系通过凝胶聚合物大分子和微乳液滴的协同堵孔作用，可以显著降低钻井液滤饼的滤失量，形成致密滤饼，提高对泥页岩微裂缝的封堵能力；随着温度的升高，凝胶会发生降解破胶，破胶后的体系呈微乳状态，微乳液粒径小，粒径大小在100nm以下，可以有效封堵泥页岩微裂缝，同时，微乳液在泥饼、井壁表面可以形成一层薄薄的极压润滑膜，润滑性能大大提高。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但是本发明不仅限于这些例子。
一种钻井液用微乳凝胶包括下列组分及其比例组成：微乳液：8％～30％；聚合物：0.5％～8％；高温稳定剂：0.05％～0.2％；pH调节剂：0.1％～0.3％；水：61.50％～92.35％；上述组分的百分数均为重量百分数。
其中：微乳液包括白油、混合表面活性剂、低分子醇和水，其中白油占微乳液质量总量的35％～40％、水占15％～20％、混合表面活性剂占10％～18％和低分子醇占25％～30％。根据需要也可以添加少量植物油或矿物油。
聚合物为明胶或阿拉伯胶中的一种或两种。
高温稳定剂为醇胺类化合物。例如：2-氨基乙醇，乙醇胺，2-羟基乙胺，2-二丁氨基乙醇，2-二乙胺基乙醇，N,N-二乙基乙醇胺等。
pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种。
混合表面活性剂为Tween60、Tween80、Span80、OP-10、PEG400中的两种或两种以上组成的混合物。
低分子醇为正丁醇或异丙醇中的一种或两种；
前述微乳凝胶的制备方法为首先将白油、混合表面活性剂、低分子醇、水按比例混合，自发生产微乳液；然后按照一定比例配制聚合物水溶液凝胶体系，在搅拌条件下加入前述配制好的微乳液、热稳定剂、pH调节剂，搅拌均匀，即可制备微乳凝胶。
典型实施例：
配制5个配方的微乳凝胶和2个对比体系，测定了其滚动老化后的粒径，实验结果见表1。
配方1(微乳凝胶)：8％微乳液+0.5％聚合物+0.05％高温稳定剂+0.1％pH调节剂+91.35％水；
配方2(微乳凝胶)：20％微乳液+8％聚合物+0.15％高温稳定剂+0.2％pH调节剂+71.65％水；
配方3(微乳凝胶)：30％微乳液+4％聚合物+0.15％高温稳定剂+0.3％pH调节剂+65.55％水；
配方4(微乳凝胶)：30％微乳液+8％聚合物+0.2％高温稳定剂+0.3％pH调节剂+61.5％水；
配方5(微乳凝胶)：10％微乳液+3％聚合物+0.1％高温稳定剂+0.15％pH调节剂+86.75％水；
对比配方1：(聚合物凝胶)：4％聚合物+0.05％高温稳定剂+0.1％pH调节剂+95.85％水；
对比配方2：(微乳液)：30％微乳液+0.15％热稳定剂+69.85％水；
表1钻井用微乳凝胶与微乳液、凝胶粒径对比（130℃滚动老化）
从表1可以看出，经130℃滚动老化后，对比配方1中的聚合物发生了降解，聚合物溶液中大分子粒径＜10nm；对比配方2微乳液具有良好的抗温性，经高温滚动后仍保持微乳状态；微乳凝胶配方中的聚合物发生了降解，降解后的微乳凝胶体系粒径均在10-100nm之间，保持了微乳状态。
将上述7个配方分别加入到5%膨润土浆中，进行了130℃滚动老化后滤失量和润滑性的对比实验，实验结果见表2。
表2钻井用微乳凝胶与微乳液、凝胶性能对比（130℃滚动老化）
由表2可知，130℃高温老化后，加入微乳凝胶的钻井液体系的API滤失量显著降低，极压润滑系数大幅降低，展示了良好的润滑封堵能力。

Claims (6)

1.一种钻井液用微乳凝胶，其特征是包括下列重量百分比的组分：8％～30％的微乳液；0.5％～8％的聚合物；0.05％～0.2％的高温稳定剂；0.1％～0.3％的pH调节剂；61.50％～92.35％的水。
2.根据权利要求1所述的钻井液用微乳凝胶，其特征在于：所述微乳液包括白油、混合表面活性剂、低分子醇和水；所述聚合物为明胶或阿拉伯胶中的一种或两种；所述高温稳定剂为醇胺类化合物；所述pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的钻井液用微乳凝胶，其特征在于：所述混合表面活性剂为Tween60、Tween80、Span80、OP-10、PEG400中的两种或两种以上组成的混合物；所述低分子醇为正丁醇或异丙醇中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的钻井液用微乳凝胶，其特征在于：所述微乳液中白油占微乳液质量总量的35％～40％、水占微乳液质量总量的15％～20％、混合表面活性剂占微乳液质量总量的10％～18％、低分子醇占微乳液质量总量的25％～30％。
5.根据权利要求1所述的钻井液用微乳凝胶的制备方法，其特征在于：首先配制微乳液；然后按照比例配制聚合物水溶液；在搅拌条件下按比例加入前述配制好的微乳液、高温稳定剂、pH调节剂，搅拌均匀，制得钻井液用微乳凝胶。
6.根据权利要求2或3、4所述的钻井液用微乳凝胶的制备方法，其特征在于：首先将白油、混合表面活性剂、低分子醇、水按比例混合产生微乳液；然后按比例配制聚合物水溶液；在搅拌条件下按比例加入前述配制好的微乳液、高温稳定剂、pH调节剂，搅拌均匀，制得钻井液用微乳凝胶。
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