CN113549432A - 一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法 - Google Patents

一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113549432A
CN113549432A CN202010336731.9A CN202010336731A CN113549432A CN 113549432 A CN113549432 A CN 113549432A CN 202010336731 A CN202010336731 A CN 202010336731A CN 113549432 A CN113549432 A CN 113549432A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
basalt fiber
fiber powder
weight
drilling fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010336731.9A
Other languages
English (en)
Inventor
李公让
唐洪林
李炳太
于雷
刘振东
李海斌
李春光
李卉
王志伟
明玉广
黄元俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Oilfield Service Corp
Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Original Assignee
Sinopec Oilfield Service Corp
Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinopec Oilfield Service Corp, Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp, Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp filed Critical Sinopec Oilfield Service Corp
Priority to CN202010336731.9A priority Critical patent/CN113549432A/zh
Publication of CN113549432A publication Critical patent/CN113549432A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/03—Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/426—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells for plugging
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，包括玄武岩纤维粉的重量份数为50~75份，纳米二氧化硅的重量份数为10~25份，表面活性剂的重量份数为1~3份，硅烷偶联剂的重量份数为1~3份，乙醇2‑6份，多糖聚合物的重量份数为10~20份，其中，所述表面活性剂选自鼠李糖脂、大豆卵磷脂、槐糖脂或甘油酯；所述多糖聚合物为壳聚糖、多聚果糖或海藻酸钠；所述玄武岩纤维粉的粒径大小为100目‑500目。本发明封堵剂主要用作随钻钻井液封堵剂和堵漏剂，提高了其机械强度及与钻井液的相容性，提高了与地层的化学结合力和膜效率，其组分均为环保型材料，与环境相容性好，符合当前钻井环保的要求。

Description

一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备 方法
技术领域
本发明涉及一种石油钻井用随钻封堵材料，具体地说，是涉及一种封堵地层纳微孔缝的天然矿物改性的环保型钻井液用随钻封堵剂。
背景技术
近年来，随着油气勘探开发的进行，深井、复杂地层井逐渐增多；钻井施工过程中各种复杂事故频发，其中井漏和井塌问题在复杂事故中的占比远远高于其它。特别是近几年页岩油气的大规模开发，裂缝广泛发育泥页岩地层的井漏井塌问题更加突出，不仅造成了巨大的经济损失，也大大延缓了勘探开发的进程。
目前用的随钻封堵材料主要有超细碳酸钙、单向压力封闭剂、沥青类材料等。但超细碳酸钙粒径较小，主要用于封堵20μm以下的纳微孔缝，而对于100μm以上的微裂缝封堵效果差；单向压力封闭剂对于渗漏有较好的的封堵效果，但对钻井液性能有一定的影响；沥青类材料具有良好的变形封堵能力，对于微孔缝具有良好的封堵效果，但在当前的环保要求日益严格的大环境下，其应用越来越受到限制。对于微孔缝发育的泥页岩地层来说，大部分钻井液形成的滤饼封堵效果较差，不能完全阻止滤液的侵入，滤液的侵入一是会导致黏土矿物的水化，引起井壁失稳问题，二是滤液侵入也会引起压力的增加，从而引起裂缝的扩张，最终导致诱导性漏失的发生。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术的不足，提供一种以天然矿物纤维为主要材料，优选生物表面活性剂进行表面改性并复配有多糖聚合物成膜承压的基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法。其通过对玄武岩纤维粉的表面改性，利用其纤维架桥、堆积、表面吸附特性在地层微裂缝岩石表面快速滞留，同时多糖聚合物的多羟基基团和长分子链结构有利于在地层岩石表面和玄武岩纤维粉矿物表面形成致密承压膜，减轻压力传递，从而实现对微孔缝的有效封堵。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，包括玄武岩纤维粉、纳米二氧化硅、表面活性剂、硅烷偶联剂、乙醇和多糖聚合物，其中，所述表面活性剂选自鼠李糖脂、大豆卵磷脂、槐糖脂或甘油酯；所述多糖聚合物为壳聚糖、多聚果糖或海藻酸钠；所述玄武岩纤维粉的粒径大小为100目-500目；所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。
在所述封堵剂中，所述玄武岩纤维粉的重量份数为50～75份，纳米二氧化硅的重量份数为10～25份，表面活性剂的重量份数为1～3份，硅烷偶联剂的重量份数为1～3份，乙醇2-6份，多糖聚合物的重量份数为10～20份。
一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，其制备方法如下：
a)将玄武岩矿物粉和纳米二氧化硅置于搅拌机中，边搅拌边喷淋硅烷偶联剂与乙醇的混合溶液，充分搅拌使其混合均匀；
b)升温至55-60℃，并继续边搅拌边加入表面活性剂，充分搅拌至均匀；
c)控制温度在40-50℃，继续边搅拌边加入多糖聚合物，充分搅拌均匀并冷却至室温即得封堵剂产品。
进一步的，步骤a)硅烷偶联剂与乙醇的的混合溶液中硅烷偶联剂与乙醇的重量比1:2。
本发明所述的基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂主要用作随钻钻井液封堵剂和堵漏剂。其封堵剂粒径D90值在100-500μm之间，主要用于1mm以下微裂缝的随钻封堵；其主要材料均选自天然矿物，与地层岩石矿物配伍性好，表面改性提高了其机械强度及与钻井液的相容性，利于在裂缝岩石表面滞留架桥；所含有成膜材料，多羟基结构提高了与地层的化学结合力和膜效率，承压能力强，阻缓压力传递效果好，在砂床实验中可承压10MPa以上；其组分均为环保型材料，产物基于改性玄武岩粉的环保型钻井液用封堵剂EC50值大于100000mg/L，生物降解性BOD5/CODCr大于0.1，与环境相容性好，符合当前钻井环保的要求。
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。实施例的制备方法如前所述。
实施例1
玄武岩纤维粉的重量份数为50份，纳米二氧化硅的重量份数为25份，甘油酯的重量份数为1份，硅烷偶联剂的重量份数为2份，乙醇4份，多聚果糖的重量份数为18份。其中玄武岩纤维粉的粒径为500目。
其制备方法如下：
a)将玄武岩矿物粉和纳米二氧化硅置于搅拌机中，边搅拌边喷淋硅烷偶联剂与乙醇的混合溶液，硅烷偶联剂与乙醇的重量比1:2，充分搅拌使其混合均匀；
b)升温至55℃，并继续边搅拌边加入甘油酯，充分搅拌至均匀；
c)控制温度在40℃，继续边搅拌边加入多聚果糖，充分搅拌均匀并冷却至室温即得封堵剂产品。
实施例2
玄武岩纤维粉的重量份数为70份，纳米二氧化硅的重量份数为10份，大豆卵磷脂的重量份数为3份，硅烷偶联剂的重量份数为2份，乙醇4份，海藻酸钠的重量份数为11份。其中玄武岩纤维粉的粒径为100目。
其制备方法如下：
a)将玄武岩矿物粉和纳米二氧化硅置于搅拌机中，边搅拌边喷淋硅烷偶联剂与乙醇的混合溶液，硅烷偶联剂与乙醇的重量比1:2，充分搅拌使其混合均匀；
b)升温至60℃，并继续边搅拌边加入大豆卵磷脂，充分搅拌至均匀；
c)控制温度在50℃，继续边搅拌边加入海藻酸钠，充分搅拌均匀并冷却至室温即得封堵剂产品。
实施例3
玄武岩纤维粉的重量份数为60份，纳米二氧化硅的重量份数为15份，鼠李糖脂的重量份数为1份，硅烷偶联剂的重量份数为3份，乙醇6份，壳聚糖的重量份数为15份。其中玄武岩纤维粉的粒径为200目。
其制备方法如下：
a)将玄武岩矿物粉和纳米二氧化硅置于搅拌机中，边搅拌边喷淋硅烷偶联剂与乙醇的混合溶液，硅烷偶联剂与乙醇的重量比1:2，充分搅拌使其混合均匀；
b)升温至60℃，并继续边搅拌边加入鼠李糖脂，充分搅拌至均匀；
c)控制温度在50℃，继续边搅拌边加入壳聚糖，充分搅拌均匀并冷却至室温即得封堵剂产品。
实施例4
玄武岩纤维粉的重量份数为60份，纳米二氧化硅的重量份数为12份，槐糖脂的重量份数为2份，硅烷偶联剂的重量份数为2份，乙醇4份，壳聚糖的重量份数为20份。其中玄武岩纤维粉的粒径为400目。
其制备方法如下：
a)将玄武岩矿物粉和纳米二氧化硅置于搅拌机中，边搅拌边喷淋硅烷偶联剂与乙醇的混合溶液，硅烷偶联剂与乙醇的重量比1:2，充分搅拌使其混合均匀；
b)升温至60℃，并继续边搅拌边加入槐糖脂，充分搅拌至均匀；
c)控制温度在50℃，继续边搅拌边加入壳聚糖，充分搅拌均匀并冷却至室温即得封堵剂产品。
前述实施例1-4中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷的任一种。
对比例1
玄武岩纤维粉的重量份数为55份，纳米二氧化硅的重量份数为25份，壳聚糖的重量份数为20份。玄武岩纤维粉的粒径为200目。
对比例2
玄武岩纤维粉的重量份数为75份，纳米二氧化硅的重量份数为16份，鼠李糖脂的重量份数为3份，硅烷偶联剂的重量份数为2份，乙醇4份。玄武岩纤维粉的粒径为400目。
实验方法：
(1)首先配制基浆，取500mL水，加入1g碳酸钠和20g膨润土，高速搅拌2h，水化24h后，边高速搅拌边加入5g聚丙烯酰胺钾盐，继续搅拌20min后加入3g低粘羧甲基纤维素钠盐，充分高速搅拌20min即制得基浆。
(2)将前述实施例和对比例制得的封堵剂分别加入基浆中，加量为20g/L，高速搅拌20min制得封堵钻井液。
(3)分别用砂床评价实验装置和堵漏模拟实验装置评价所配制的封堵钻井液的封堵能力，其中砂床评价实验装置采用砂子的粒径为20-40目，先考察0.7MPa压力下30min钻井液侵入深度，再加压到3.5MPa记录30min侵入深度，继续加压考察承压能力，实验装置最大实验能力为10MPa，实验结果见表1；堵漏模拟实验装置中模拟缝的缝宽为0.8mm，实验压力3.5MPa，记录压力随时间的变化关系，实验结果见表2。
表1不同封堵钻井液的砂床侵入深度
Figure BDA0002466881630000061
由表1数据可知，与对比例相比，实施例制备的封堵钻井液均具有良好的封堵能力，不同配方制得的封堵钻井液封堵效果略有差异，但均优于对比例制得的封堵钻井液。
表2不同封堵钻井液的封堵性能
Figure BDA0002466881630000062
由表2数据可知，与对比例相比，采用本发明所述的环保型钻井液用封堵剂制得的封堵钻井液承压封堵性能更好，长时间承压条件下压降更小，表明对微裂缝具有良好的封堵效果。

Claims (5)

1.一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，其特征在于包括玄武岩纤维粉、纳米二氧化硅、表面活性剂、硅烷偶联剂、乙醇和多糖聚合物。
2.根据权利要求1所述的基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，其特征在于：所述表面活性剂包括鼠李糖脂、大豆卵磷脂、槐糖脂或甘油酯；所述多糖聚合物包括壳聚糖、多聚果糖或海藻酸钠；所述玄武岩纤维粉的粒径为100目-500目；所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。
3.根据权利要求1或2所述的基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，其特征在于，所述玄武岩纤维粉的重量份数为50~75份，纳米二氧化硅的重量份数为10~25份，表面活性剂的重量份数为1~3份，硅烷偶联剂的重量份数为1~3份，乙醇2-6份，多糖聚合物的重量份数为10~20份。
4.根据权利要求3所述基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，其特征在于，其制备方法如下：
a）将玄武岩矿物粉和纳米二氧化硅置于搅拌机中，边搅拌边喷淋硅烷偶联剂与乙醇的的混合溶液，充分搅拌使其混合均匀；
b）升温至55-60℃，并继续边搅拌边加入表面活性剂，充分搅拌至均匀；
c）控制温度在40-50℃，继续边搅拌边加入多糖聚合物，充分搅拌均匀并冷却至室温即得封堵剂产品。
5.根据权利要求4所述基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，其特征在于，步骤a）硅烷偶联剂与乙醇的的混合溶液中硅烷偶联剂与乙醇的重量比1:2。
CN202010336731.9A 2020-04-26 2020-04-26 一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法 Pending CN113549432A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010336731.9A CN113549432A (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010336731.9A CN113549432A (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113549432A true CN113549432A (zh) 2021-10-26

Family

ID=78129882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010336731.9A Pending CN113549432A (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113549432A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115572584A (zh) * 2022-09-23 2023-01-06 武汉思越新材料有限公司 一种储层保护剂及其制备方法
CN117229765A (zh) * 2023-11-16 2023-12-15 中石化西南石油工程有限公司 一种钻井用微纳米级复合防塌封堵剂及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103113863A (zh) * 2013-02-09 2013-05-22 大庆合正化工有限公司 一种非渗透封堵剂
CN103249909A (zh) * 2010-11-12 2013-08-14 普拉德研究及开发股份有限公司 增强纤维衔接的方法
CN106479455A (zh) * 2016-08-31 2017-03-08 哈尔滨市宏昌石油助剂有限公司 一种石油钻井助剂及制作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103249909A (zh) * 2010-11-12 2013-08-14 普拉德研究及开发股份有限公司 增强纤维衔接的方法
CN103113863A (zh) * 2013-02-09 2013-05-22 大庆合正化工有限公司 一种非渗透封堵剂
CN106479455A (zh) * 2016-08-31 2017-03-08 哈尔滨市宏昌石油助剂有限公司 一种石油钻井助剂及制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
韩广德: "《中国煤炭工业钻探工程学》", 31 December 2000, 北京:煤炭工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115572584A (zh) * 2022-09-23 2023-01-06 武汉思越新材料有限公司 一种储层保护剂及其制备方法
CN117229765A (zh) * 2023-11-16 2023-12-15 中石化西南石油工程有限公司 一种钻井用微纳米级复合防塌封堵剂及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103013467B (zh) 一种无粘土单向封堵钻井液
US20150072902A1 (en) Fluids and Methods Including Nanocellulose
CN105419753A (zh) 一种新型油基钻井液用随钻防漏剂及应用
CN104962251B (zh) 一种微乳液成膜封堵钻井液及制备方法
CN106318347A (zh) 一种硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液
CN111793483B (zh) 一种环保防塌封堵钻井液及其制备方法和应用
CN113549432A (zh) 一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法
CN113444503A (zh) 一种钻井壁强化型岩气储层油基高温高密度钻井液
CN107057662A (zh) 一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用
CN112745814B (zh) 一种油基钻井液用堵漏剂及应用
CN113122202A (zh) 一种抗高温随钻堵漏剂及其制备方法
WO2016077671A1 (en) Fluids and methods including nanocellulose
CN113583638B (zh) 钙基盐水聚合物强抑制环保型钻井液基液、钻井液及其制备与应用
CN113122199B (zh) 一种中高温强封堵硬胶微泡沫钻井液及其制备方法
CN113637464B (zh) 一种防塌钻井液及其制备方法和应用
CN110066644A (zh) 一种气滞塞用提切剂及制备方法
CN112375552A (zh) 一种无固相清洁低伤害压井液及其制备方法
CN101144009B (zh) 一种生物改性硅酸盐钻井液体系
CN108084976A (zh) 一种疏松砂岩储层保护钻井液及其制备方法
CN111394077B (zh) 暂堵修井液及其制备方法
CN112745817B (zh) 一种钻井液用堵漏剂及应用
CN101638576B (zh) 钻井液用屏蔽暂堵胶凝剂及其生产方法和使用方法
CN114958313A (zh) 一种适用于致密油水平井钻井的水基钻井液
CN109021944B (zh) 油层保护剂
CN113444502B (zh) 一种钻井用多功能液体、页岩气用钻井流体及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211026

RJ01 Rejection of invention patent application after publication