CN115093837B - 一种固壁剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种固壁剂及其制备方法和应用。以重量份计，所述固壁剂包括可再分散乳胶粉15～25份、橡胶10～20份、热固化树脂5～15份、环氧树脂3～5份、氯丁胶乳8～15份和纳米二氧化硅2～8份；所述固壁剂通过可再分散乳胶粉、橡胶、热固化树脂、环氧树脂、氯丁胶乳和纳米二氧化硅的协同增效，有效提高岩石强度，稳定井壁，大幅降低复杂地层井壁失稳风险，提高钻井工程的安全和效率。

Description

一种固壁剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于钻井液技术领域，具体涉及一种固壁剂及其制备方法和应用。
背景技术
井壁失稳大多发生于硬脆性泥页岩和胶结薄弱的砂泥岩地层，钻井过程中，极易出现井眼垮塌、起下钻遇阻、卡钻等复杂情况。因此，加强井壁稳定，防止井壁塌陷，是钻井过程中亟需解决的问题。
为了加强钻井液对页岩类地层的井壁稳定能力，最常用的方法是采用封堵技术，主要包括纤维类、不同级配固相颗粒(如超细碳酸钙)以及可变形材料(如沥青类等)。例如CN102863947A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，对微裂缝强水敏泥页岩地层能够实现强封堵，形成真正意义的隔离膜；从而防止了强水敏泥页岩地层井壁失稳。但是封堵效果不理想，依然存在滤液侵入岩石的情况，导致岩石的水化，从而增加了井壁坍塌的风险。
近几年又出现了与泥页岩孔喉匹配的纳米-微米封堵技术，例如CN104419389A公开一种微纳米固壁剂及钻井液，所述微纳米固壁剂为丙烯酸酯系微纳米乳液，所述钻井液具有较好的流变性、封堵性能，作为泥页岩地层稳定用微纳米封堵钻井液使用能够显著的提高对泥页岩的封闭性，阻止钻井液自由水对泥页岩地层的侵入。但是这些技术无法避免钻井液中水对地层的侵入而造成的岩石强度下降，井壁失稳问题难以得到有效的解决。
CN112778988A公开一种胶结固壁剂，包括白油、沥青、橡胶粉、环氧树脂、双十八烷基二甲基氯化铵和水，通过化学固结作用提高地层承压能力。但是所述固壁剂的提高岩石强度的能力有待进一步提高，且所述固壁剂引入白油，环保性能差。
因此，开发一种提高地层岩石的强度、避免页岩水化膨胀，防止井壁坍塌的固壁剂，是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种固壁剂及其制备方法和应用。所述固壁剂通过可再分散乳胶粉、橡胶、热固化树脂、环氧树脂、氯丁胶乳和纳米二氧化硅的协同增效，在井底温度和压力作用下，与地层岩石胶结固化，提高硬脆性泥页岩和薄弱地层的岩石强度，稳定井壁，大幅降低复杂地层井壁失稳风险，提高钻井工程的安全和效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种固壁剂，以重量份计，所述固壁剂包括可再分散乳胶粉15～25份、橡胶10～20份、热固化树脂5～15份、环氧树脂3～5份、氯丁胶乳8～15份和纳米二氧化硅2～8份。
本发明中，所述固壁剂能够进入泥页岩和砂岩地层孔隙，所述热固化树脂在地层温度和钻井压差的作用下发生热固化反应，将地层微裂缝和微孔隙固结，从而提高井壁岩石强度；配合可再分散乳胶粉、橡胶、环氧树脂和氯丁胶乳的使用，进一步提高井壁的抗压能力；同时，加入纳米二氧化硅进行封堵，通过多种作用相互配合，强化井壁，提高井壁的承压能力，避免岩石水化，具有良好的防塌效果。
优选地，重量份计，所述固壁剂包括可再分散乳胶粉15～25份，例如可以为16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份等。
优选地，以重量份计，所述固壁剂包括橡胶10～20份，例如可以为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份等。
优选地，以重量份计，所述固壁剂包括热固化树脂5～15份，例如可以为6份、7份、6份、9份、10份、11份、12份、13份、14份等。
优选地，以重量份计，所述固壁剂包括环氧树脂3～5份，例如可以为3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等。
优选地，以重量份计，所述固壁剂包括氯丁胶乳8～15份，例如可以为9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份等。
优选地，以重量份计，所述固壁剂包括纳米二氧化硅2～8份，例如可以为2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份等。
作为本发明优选的技术方案，以重量份计，所述固壁剂包括可再分散乳胶粉20～25份、橡胶15～20份、热固化树脂10～15份、环氧树脂4～5份、氯丁胶乳10～15份和纳米二氧化硅5～8份。
本发明中，所述可再分散乳胶粉、橡胶、热固化树脂、环氧树脂、氯丁胶乳和纳米二氧化硅在特定的含量内，防塌效果最好；用量太少，达不到理想的防塌效果；用量太多，加入水基钻井液后增粘效应大，使用效果差。
优选地，所述可再分散乳胶粉包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物或醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合，优选为醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
优选地，所述橡胶包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶或异戊橡胶中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述橡胶的粒径为10～45μm，例如可以为10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm等，进一步优选为20～40μm。
本发明中，采用特定粒径的橡胶，与其它组分的配伍效果更优，能够稳定井壁，提高岩石强度，且封堵效果好。
本发明中，所述橡胶采用废旧轮胎经冷冻粉碎为微细胶粉过筛网加工而成。
优选地，所述热固化树脂包括热固化丙烯酸树脂。
本发明中，所述热固化丙烯酸树脂，是以丙烯酸酯系单体(丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸正丁酯中的一种或至少两种)为基本成分，经交联成网络结构的不溶、不熔丙烯酸系聚合物。
优选地，所述氯丁胶乳的粒径≤100nm，例如可以为20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、95nm等。
优选地，所述纳米二氧化硅的粒径≤150nm，例如可以为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm等。
优选地，所述纳米二氧化硅包括粒径为50～80nm的二氧化硅和粒径为90～150nm的二氧化硅的组合。
优选地，所述粒径为50～80nm的二氧化硅和粒径为90～150nm的二氧化硅的质量比为1:(0.5～1.5)，例如可以为1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4等。
本发明中，采用不同配比和粒径的二氧化硅与其它各组分复配，既能提高钻井液的封堵效果，又能有效抑制页岩膨胀，提高岩石的强度。
优选地，以重量份计，所述固壁剂还包括乳化剂8～15份，例如可以为9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等，优选为10～15份。
优选地，所述乳化剂包括N-牛脂基-1,3-丙撑二胺。
优选地，以重量份计，所述固壁剂还包括消泡剂2～5份，例如可以为2份、3份、4份、5份等，优选为3～5份。
优选地，所述固壁剂还包括溶剂。
优选地，所述溶剂包括氯化石蜡和/或水。
优选地，以重量份计，所述固壁剂包括氯化石蜡5～10份，例如可以为6份、7份、8份、9份、10份等，优选为8～10份。
优选地，以重量份计，所述固壁剂包括水20～30份，例如可以为22份、24份、26份、28份等。
本发明中，所述固壁剂中，粒径分布广，从纳米到微米级颗粒均存在，与泥页岩孔喉相匹配，可进入泥页岩和砂岩地层孔隙。
第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的固壁剂的制备方法，所述制备方法包括：
将可再分散乳胶粉、橡胶、热固化树脂、环氧树脂、氯丁胶乳和纳米二氧化硅混合，得到所述固壁剂。
优选地，所述制备方法包括：
(1)将热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合后，加入可再分散乳胶粉和纳米二氧化硅进行混合，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物与橡胶混合，得到所述固壁剂。
优选地，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合在溶剂中进行。
优选地，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合的物料还包括乳化剂。
优选地，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合的温度为100～150℃，例如可以为105℃、110℃、120℃、130℃、140℃、145℃等。
优选地，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合的转速为1000～3000rpm，例如可以为1200rpm、1400rpm、1600rpm、1800rpm、2200rpm、2400rpm、2800rpm等。
优选地，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合的时间为1～3h，例如可以为1h、2h、3h等。
优选地，步骤(1)所述加入可再分散乳胶粉和纳米二氧化硅进行混合的物料还包括消泡剂。
优选地，步骤(1)所述加入可再分散乳胶粉和纳米二氧化硅进行混合的时间为1～3h，例如可以为1h、2h、3h等。
优选地，步骤(2)所述混合的温度为180～220℃，例如可以为190℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃等。
优选地，步骤(2)所述混合的时间为0.5～1.5h，例如可以为0.8h、1h、1.2h、1.4h等。
第三方面，本发明提供一种钻井液，所述钻井液包括如第一方面所述的固壁剂。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的固壁剂，与泥页岩孔喉相匹配，通过可再分散乳胶粉、橡胶、热固化树脂、环氧树脂、氯丁胶乳和纳米二氧化硅的协同增效，并且通过化学胶结作用，有效提高岩石强度，降低滤失量，稳定井壁，且具有较好的流变性，大幅降低复杂地层井壁失稳风险，提高钻井工程的安全和效率。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明所有实施例和对比例用到的材料如下：
醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物：江苏兆佳建材科技有限公司，ZJ-6034
橡胶粉：所述橡胶粉使用废旧轮胎经冷冻粉碎为微细胶粉过筛网加工而成；
热固化丙烯酸树脂：南通方鑫化工有限公司FX-9360
环氧树脂：南通星辰化工有限公司WSR6101 E44
氯丁胶乳：济南拓达建材有限公司TD-DDS
消泡剂：东莞市德丰消泡剂有限公司DF-2127
实施例1
本实施例提供一种固壁剂，以重量份计，所述固壁剂包括醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物20份、橡胶粉15份(粒径30μm)、热固化丙烯酸树脂10份、环氧树脂4份、N-牛脂基-1,3-丙撑二胺10份、氯丁胶乳10份、纳米二氧化硅5份(包括质量比为1:1的65nm二氧化硅和100nm二氧化硅)、消泡剂3份、氯化石蜡8份和去离子水25份。
本实施例提供一种所述固壁剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将去离子水、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂、N-牛脂基-1,3-丙撑二胺、氯丁胶乳和氯化石蜡8份加入反应釜中，在120℃，2000rpm的条件下混合2h，随后依次加入醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、纳米二氧化硅和消泡剂，继续搅拌2h，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物与橡胶粉在200℃条件下混合搅拌1h，得到所述固壁剂。
实施例2
本实施例提供一种固壁剂，以重量份计，所述固壁剂包括醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物23份、橡胶粉17份(粒径22μm)、热固化丙烯酸树脂12份、环氧树脂4.5份、N-牛脂基-1,3-丙撑二胺10份、氯丁胶乳12份、纳米二氧化硅6.5份(包括质量比为1:1.5的50nm二氧化硅和130nm二氧化硅)、消泡剂3份、氯化石蜡9份和去离子水28份。
本实施例提供一种所述固壁剂的制备方法，具体步骤与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种固壁剂，以重量份计，所述固壁剂包括醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物25份、橡胶粉20份(粒径为38μm)、热固化丙烯酸树脂15份、环氧树脂5份、N-牛脂基-1,3-丙撑二胺15份、氯丁胶乳15份、纳米二氧化硅8份(包括质量比为1:0.5的75nm二氧化硅和100nm二氧化硅)、消泡剂5份、氯化石蜡10份和去离子水30份。
本实施例提供一种所述固壁剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将去离子水、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂、N-牛脂基-1,3-丙撑二胺、氯丁胶乳和氯化石蜡8份加入反应釜中，在150℃，3000rpm的条件下混合3h，随后依次加入醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、纳米二氧化硅和消泡剂，继续搅拌3h，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物与橡胶粉在200℃条件下混合搅拌1h，得到所述固壁剂。
实施例4
本实施例提供一种固壁剂，以重量份计，所述固壁剂包括醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物15份、橡胶粉10份(粒径30μm)、热固化丙烯酸树脂5份、环氧树脂3份、N-牛脂基-1,3-丙撑二胺8份、氯丁胶乳8份、纳米二氧化硅2份(包括质量比为1:1的65nm二氧化硅和100nm二氧化硅)、消泡剂2份、氯化石蜡5份和去离子水20份。
本实施例提供一种所述固壁剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将去离子水、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂、N-牛脂基-1,3-丙撑二胺、氯丁胶乳和氯化石蜡8份加入反应釜中，在100℃，1000rpm的条件下混合1h，随后依次加入醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、纳米二氧化硅和消泡剂，继续搅拌1h，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物与橡胶粉在200℃条件下混合搅拌1h，得到所述固壁剂。
实施例5
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，将醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物替换为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述橡胶粉与环氧树脂的总量不变，橡胶粉与环氧树脂的质量比为2:1，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述橡胶粉与环氧树脂的总量不变，橡胶粉与环氧树脂的质量比为6:1，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述橡胶粉的粒径为10μm，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述橡胶粉的粒径为45μm，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，将所述热固化丙烯酸树脂替换为丙烯酸与N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物(所述丙烯酸与N,N-二甲基丙烯酰胺单体质量比为4:5，引发剂为质量比为1:2的过硫酸钠和过硫酸钾，聚合温度为80℃，聚合时间为4h)，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述65nm二氧化硅和100nm二氧化硅的质量比为1:0.2，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述65nm二氧化硅和100nm二氧化硅的质量比为1:2，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述纳米二氧化硅全部为65nm二氧化硅，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述纳米二氧化硅全部为100nm二氧化硅，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，将所述醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物替换为801胶粉，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，将所述氯丁胶乳替换为苯丙胶乳，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的份数为35份，所述醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂和氯丁胶乳的总量不变，所述橡胶粉、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂和氯丁胶乳的配比不变，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述热固化丙烯酸树脂的份数为30份，所述醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂和氯丁胶乳的总量不变，所述醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、环氧树脂和氯丁胶乳的配比不变，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述氯丁胶乳的份数为30份，所述醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂和氯丁胶乳的总量不变，所述醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉和环氧树脂的配比不变，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例6
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述固壁剂中没有醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，减少的含量分配给橡胶粉、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂和氯丁胶乳，并且保证橡胶粉、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂和氯丁胶乳的配比不变，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例7
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述固壁剂中没有热固化丙烯酸树脂，减少的含量分配给醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、环氧树脂和氯丁胶乳，并且保证醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、环氧树脂和氯丁胶乳的配比不变，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例8
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述固壁剂中没有氯丁胶乳，减少的含量分配给醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、热固化丙烯酸树脂和环氧树脂，并且保证醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、热固化丙烯酸树脂和环氧树脂的配比不变，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例9
本对比例提供一种固壁剂，其与实施例1的区别仅在于，所述固壁剂中没有纳米二氧化硅，减少的含量分配给醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、橡胶粉、热固化丙烯酸树脂、环氧树脂和氯丁胶乳，并且保证各组分配比不变，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
性能测试
配制水基钻井液：量取淡水320mL，加入10％预水化膨润土浆(阳原县产膨润土)80mL，在1000rpm条件下高速拌搅2min，加入NaOH，继续搅拌2min后，缓慢加入2.0g聚阴离子纤维素LV-PAC(泸州北方乔丰化工有限公司生产)，高搅30min，加入2.0g包被剂聚丙烯酰胺(山东聚鑫化工有限公司生产)，高搅30min；使其充分搅拌均匀；加入8.0g改性淀粉(羟丙基淀粉，河北燕兴化工厂生产)、12g磺化沥青(新乡第七化工厂生产)，高搅20min；继续加入100g重晶石(广西象山县产重晶石)加重，高搅20min，得到所述水基钻井液。
向上述水基钻井液中加入实施例1～14、对比例1～9提供的固壁剂，装入老化罐中，分别放入相同岩石强度的人造泥页岩岩心，老化罐置于烘箱中120℃静置老化72h，取出待钻井液冷却后，取出岩心，以未加固壁剂的水基钻井液作为对照组，进行如下性能测试：
(1)表观粘度：采用GB/T 16783石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液中流变性的测试方法进行测试；
(2)塑性粘度：采用GB/T 16783石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液中流变性的测试方法进行测试；
(3)动切力：采用GB/T 16783石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液中流变性的测试方法进行测试；
(4)120℃滤失量：采用GB/T 16783石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液中滤失量的测试方法进行测试；
(5)岩石强度：采用YA5-300全自动压力试验机测试岩石抗压强度。具体测试结果如表1所示：
表1
由上表可知，本发明提供的固壁剂，通过可再分散乳胶粉、橡胶、热固化树脂、环氧树脂、氯丁胶乳和纳米二氧化硅的协同增效，并且通过化学胶结作用，有效提高岩石强度，降低滤失量，稳定井壁，提高钻井工程的安全和效率。
由实施例1～3可知，包括所述固壁剂的钻井液120℃高温高压滤失量为7.2～8.8mL，岩石强度为50.2～58.6MPa，相比于人造泥页岩岩心岩石强度为45MPa，显著提高了地层岩石的岩石强度，且稳定井壁。
由实施例1～3与实施例4比较可知，各组分用量减少时，岩石强度差；由实施例1与5比较可知，所述可再分散乳胶粉并非特定种类时，钻井液滤失量增加且岩石强度降低；由实施例1与实施例6和7比较可知，所述橡胶与热固性树脂并非特定的配比时，钻井液粘度增加、滤失量增加且岩石强度降低。由实施例1与实施例8和9可知，所述橡胶粉的粒径不在特定范围内时，滤失量增加且岩石强度降低；由实施例1与实施例10比较可知，所述热固化丙烯酸树脂替换为丙烯酸与N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物时，钻井液各方面性能变差；由实施例1与实施例11～14可知，所述二氧化硅并非特定的组合或配比时，岩石强度降低。
由实施例1与对比例1和2可知，所述可再分散乳胶粉或氯丁胶乳被其它组分替代后，钻井液粘度增加、滤失量增加且岩石强度降低；由实施例1与对比例3～5可知，所述可再分散乳胶粉、热固化树脂或氯丁胶乳的用量太多时，钻井液粘度增加、滤失量增加且岩石强度降低；由实施例1与对比例6～8比较可知，所述固壁剂中有效成分总量不变，缺少可再分散乳胶粉、热固化树脂或氯丁胶乳任意一种时，钻井液滤失量明显增加且岩石强度降低；由实施例1与对比例9比较可知，所述固壁剂中没有纳米二氧化硅时，钻井液滤失量明显增加且岩石强度降低。
综上所述，本发明提供的固壁剂，与泥页岩孔喉相匹配，通过可再分散乳胶粉、橡胶、热固化树脂、环氧树脂、氯丁胶乳和纳米二氧化硅的协同增效，并且通过化学胶结作用，有效提高岩石强度，降低滤失量，稳定井壁，大幅降低复杂地层井壁失稳风险，提高钻井工程的安全和效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂包括可再分散乳胶粉15～25份、橡胶10～20份、热固化树脂5～15份、环氧树脂3～5份、氯丁胶乳8～15份和纳米二氧化硅2～8份；
所述可再分散乳胶粉包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物或醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合；
所述橡胶的粒径为20～40μm；
所述热固化树脂包括热固化丙烯酸树脂。
2.根据权利要求1所述的固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂包括可再分散乳胶粉20～25份、橡胶15～20份、热固化树脂10～15份、环氧树脂4～5份、氯丁胶乳10～15份和纳米二氧化硅5～8份。
3.根据权利要求1所述的固壁剂，其特征在于，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
4.根据权利要求1所述的固壁剂，其特征在于，所述橡胶包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶或异戊橡胶中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的固壁剂，其特征在于，所述氯丁胶乳的粒径≤100nm。
6.根据权利要求1所述的固壁剂，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径≤150nm。
7.根据权利要求1所述的固壁剂，其特征在于，所述纳米二氧化硅包括粒径为50～80nm的二氧化硅和粒径为90～150nm的二氧化硅的组合。
8.根据权利要求7所述的固壁剂，其特征在于，所述粒径为50～80nm的二氧化硅和粒径为90～150nm的二氧化硅的质量比为1:(0.5～1.5)。
9.根据权利要求1的固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂还包括乳化剂8～15份。
10.根据权利要求9所述的固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂还包括乳化剂10～15份。
11.根据权利要求9所述的固壁剂，其特征在于，所述乳化剂包括N-牛脂基-1,3-丙撑二胺。
12.根据权利要求1所述的固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂还包括消泡剂2～5份。
13.根据权利要求12所述的固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂还包括消泡剂3～5份。
14.根据权利要求1所述的固壁剂，其特征在于，所述固壁剂还包括溶剂。
15.根据权利要求14所述的固壁剂，其特征在于，所述溶剂包括氯化石蜡和/或水。
16.根据权利要求15所述的固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂包括氯化石蜡5～10份。
17.根据权利要求16所述的固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂包括氯化石蜡8～10份。
18.根据权利要求15所述的固壁剂，其特征在于，以重量份计，所述固壁剂包括水20～30份。
19.一种根据权利要求1～18任一项所述的固壁剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将可再分散乳胶粉、橡胶、热固化树脂、环氧树脂、氯丁胶乳和纳米二氧化硅混合，得到所述固壁剂。
20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合后，加入可再分散乳胶粉和纳米二氧化硅进行混合，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物与橡胶混合，得到所述固壁剂。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合在溶剂中进行。
22.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合的物料还包括乳化剂。
23.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合的温度为100～150℃。
24.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合的转速为1000～3000rpm。
25.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热固化树脂、环氧树脂和氯丁胶乳混合的时间为1～3h。
26.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加入可再分散乳胶粉和纳米二氧化硅进行混合的物料还包括消泡剂。
27.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加入可再分散乳胶粉和纳米二氧化硅进行混合的时间为1～3h。
28.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合的温度为180～220℃。
29.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合的时间为0.5～1.5h。
30.一种钻井液，其特征在于，所述钻井液包括如权利要求1～18任一项所述的固壁剂。
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