CN110157397A - 一种钻井液用纳米成膜堵漏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种钻井液用纳米成膜堵漏剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，包括以下组分：氧化硅、聚氨酯颗粒、分散剂和醇类，通过控制原料的配比及制备工艺，使得制得的钻井液用纳米成膜堵漏剂呈无味白色液体，密度1.05g/cm3，固体颗粒物的粒度50‑400nm，该钻井液用纳米成膜堵漏剂在井壁表面或泥页岩微裂缝内压缩形成具有半透性质的隔离膜，即在井壁上形成完整的保护层，阻止流体进入地层，提高有效压力，削弱无效压力，有效发挥井壁稳定功能，提高钻井液封堵能力，降低钻井液滤失量，改善泥饼质量与封堵效能，提高钻井液的抑制性，阻止井筒内流体进入地层孔隙、裂缝，减少压差粘附卡钻几率，并且本发明的制备工艺简便易控，应用方便快捷，具有较高的推广及应用价值。

Description

一种钻井液用纳米成膜堵漏剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及油井封堵剂技术领域，更具体的说是涉及一种用于稳定井壁的钻井液用纳米成膜堵漏剂及其制备方法和应用。
背景技术
石油储层的地层一般处于强地应力作用下的深部地层，岩性复杂，粘土矿物以伊利石、伊蒙有序间层为主，不易分散，回收率大于80％，不易膨胀，岩石可钻性大于六级，硬度高井下情况复杂，极易发生井塌和卡钻等现象，并且在石油钻井作业过程中，由于强地应力的作用，深层硬脆性地层的井壁容易失稳，造成井壁失稳的主要原因是钻井液密度低，不足以平衡地应力，造成力学不稳定；或钻井液密度过高，超过地层破裂压力，造成地层破碎坍塌；伊蒙有序间层粘土矿物水化膨胀等。
现有技术中针对井壁失稳问题常常采用堵漏剂来平衡井内有效压力，但是现有技术中的堵漏剂多为大范围通用型堵漏剂，其封堵效果差，易开裂失效，并且堵漏剂的加入会对钻井液的性质造成较大的影响，容易造成卡钻等隐患事故的发生。
故如何提供一种可稳定井壁且对钻井液的性能不造成影响的堵漏剂是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，不仅可以提高钻井液封堵能力，降低钻井液高温高压滤失量与渗透滤失量，改善泥饼质量与封堵效能，适当提高钻井液的抑制性，而且还能保证钻屑携带，在环空呈层流状态，减少对井壁的冲蚀。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
首先，本发明提供了一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，包括以下组分：氧化硅、聚氨酯颗粒、分散剂和醇类。
优选的，所述氧化硅与所述聚氨酯颗粒的质量比为1:1。
优选的，所述分散剂为有机硅溶液，且分散剂加入量为与醇类的体积比为1:1。
优选的，所述聚合多元醇。
优选的，所述钻井液用纳米成膜堵漏剂粒径50～400nm，密度1.05g/cm3。
其次，本发明还提供了一种上述的钻井液用纳米成膜堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量比例称取氧化硅和聚氨酯颗粒，然后将两者混合均匀，得混合料；
(2)将所述步骤(1)中均匀的混合料研磨至粒径50～400nm，得均匀细料；
(3)将所述步骤(2)得到的均匀细料与分散剂和醇类混合均匀，得到钻井液用纳米成膜堵漏剂。
优选的，制备过程在常温下进行。
最后，本发明还提供了如上技术方案制得的钻井液用纳米成膜堵漏剂的应用，应用于水基钻井液或油基钻井液，且加入所述钻井液用纳米成膜堵漏剂的量与钻井液的质量体积百分比为2％～5％。
优选的，应用环境温度100℃～160℃。
优选的，所述钻井液用纳米成膜堵漏剂与碳酸钙配合使用，且加入的碳酸钙与钻井液用纳米成膜堵漏剂的比例为2.5:5.7。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，通过向钻井液中加入一定量成膜剂，在正压差作用下，在井壁表面或泥页岩微裂缝内压缩形成具有半透性质的隔离膜，即在井壁上形成完整的保护层，阻止流体进入地层，提高有效压力，削弱无效压力，有效发挥井壁稳定功能，防止井壁坍塌、掉块，提高钻井液封堵能力，降低钻井液高温高压滤失量与渗透滤失量，改善泥饼质量与封堵效能，提高钻井液的抑制性，阻止井筒内流体进入地层孔隙、裂缝，减少压差粘附卡钻几率，并且本发明的制备工艺简便易控，应用方便快捷，具有较高的推广及应用价值。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，包括以下组分：氧化硅、聚氨酯颗粒、分散剂和醇类。
其中氧化硅与聚氨酯颗粒的质量比为1:1，分散剂为有机硅溶液，醇类为聚合多元醇。
钻井液用纳米成膜堵漏剂粒径50～400nm，密度1.05g/cm3。
实施例2
一种实施例1所述的钻井液用纳米成膜堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)常温下按质量比例称取氧化硅和聚氨酯颗粒，然后将两者混合均匀，得混合料；
(2)将步骤(1)中均匀的混合料研磨至粒径50～400nm，得均匀细料；
(3)将步骤(2)得到的均匀细料与分散剂和醇类混合均匀，得到钻井液用纳米成膜堵漏剂。
下面将采用具体的实施数据对本发明的技术方案进行说明。
实施例3
称取氧化硅19kg和聚氨酯颗粒19kg，将两者混合均匀后研磨至粒径300nm，将研磨后的混合料与90mL分散剂和90mL醇类混合均匀，至密度为1.05g/cm3，即得钻井液用纳米成膜堵漏剂。
实施例4
采用实施例3制得的钻井液用纳米成膜堵漏剂进行性能测试，测试过程及结果如下：
1.钻井液用纳米成膜堵漏剂对岩屑滚动回收影响试验：
在密度为2.00g/cm3的钻井液(基浆)中分别加入2％超低渗和2％实施例3制得的钻井液用纳米成膜剂的上述样品，室温高搅10min后，测定基础钻井液，加入2％超低渗和2％钻井液用纳米成膜剂三个样品的岩屑滚动回收率，实验数据见表1。
表1钻井液用纳米成膜堵漏剂对岩屑滚动回收影响实验数据
上述实验结果表明：相同条件下，泥浆中加入2％钻井液用纳米成膜剂之后，泥浆的抑制性大大增强。
2.钻井液用纳米成膜堵漏剂对钻井液流变性、失水影响评价
在密度为1.50g/cm3的钻井液(基浆)中分别加入3％的实施例3制得的钻井液用纳米成膜堵漏剂、3％实施例3制得的钻井液用纳米成膜堵漏剂+5.7％碳酸钙。室温高搅10min后，测定基础钻井液，分别加入实施例3制得的钻井液用纳米成膜堵漏剂、3％实施例3制得的钻井液用纳米成膜堵漏剂+5.7％碳酸钙三个样品的钻井液性能。实验数据见表2。
表2钻井液用纳米成膜堵漏剂对钻井液流变性、失水、泥饼影响实验数据
上述表2实验结果表明：钻井液用纳米成膜堵漏剂加入后对钻井液其它性能影响较小，但能有效降低失水，改善泥饼质量，复配一定量碳酸钙后可进一步降低失水，改善泥饼质量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，其特征在于，包括以下组分：氧化硅、聚氨酯颗粒、分散剂和醇类。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，其特征在于，所述氧化硅与所述聚氨酯颗粒的质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，其特征在于，所述分散剂为有机硅溶液，且分散剂加入量为与醇类的体积比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，其特征在于，所述醇类为聚合多元醇。
5.根据权利要求1所述的一种钻井液用纳米成膜堵漏剂，其特征在于，所述钻井液用纳米成膜堵漏剂粒径50～400nm，密度1.05g/cm3。
6.一种权利要求1～5任一项所述的钻井液用纳米成膜堵漏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按质量比例称取氧化硅和聚氨酯颗粒，然后将两者混合均匀，得混合料；
(2)将所述步骤(1)中均匀的混合料研磨至粒径50～400nm，得均匀细料；
(3)将所述步骤(2)得到的均匀细料与分散剂和醇类混合均匀，得到钻井液用纳米成膜堵漏剂。
7.根据权利要求6所述的一种钻井液用纳米成膜堵漏剂的制备方法，其特征在于，制备过程在常温下进行。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的钻井液用纳米成膜堵漏剂的应用，其特征在于，应用于水基钻井液或油基钻井液，且加入所述钻井液用纳米成膜堵漏剂的量与钻井液的质量体积百分比为2％～5％。
9.根据权利要求8所述的一种钻井液用纳米成膜堵漏剂的应用，其特征在于，应用环境温度100℃～≤160℃。
10.根据权利要求9所述的一种钻井液用纳米成膜堵漏剂的应用，其特征在于，与碳酸钙配合使用，且加入的碳酸钙与钻井液用纳米成膜堵漏剂的比例为2.5:5.7。
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