[發(fā)明專利]鉆井液用納米封堵劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310498574.1
• 申請(qǐng)日: 2013-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN103602323A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武元鵬;林元華;黃進(jìn)軍;吳江;岳秋地;朱春陽;張喬;周瑩;謝娟;曾德智;朱紅鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K8/42
• 分類號(hào): C09K8/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣鉆井工程領(lǐng)域中的一種封堵材料，具體涉及一種適用于微孔隙地層鉆井時(shí)，鉆井液用的納米封堵材料，屬于油氣田鉆井時(shí)用的功能納米材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在鉆井過程中，為防止鉆井流體向地層中滲透，需要對(duì)近井壁地層的巖石孔喉進(jìn)行有效封堵。在不同地層，巖石的孔喉尺寸也不同。近年來，由于油氣鉆井開發(fā)領(lǐng)域向復(fù)雜低滲透率油氣藏發(fā)展，鉆井巖石孔隙尺寸也從常規(guī)的微米級(jí)別拓展到納米級(jí)別。特別是最近頁巖氣開發(fā)面臨的泥頁巖地層，其孔隙、吼道都是納米級(jí)別，常規(guī)的粒子無法封堵，在鉆井中容易引起泥頁巖水化膨脹，引起井壁垮塌等事故。

泥頁巖地層孔隙尺寸小，滲透率低。鉆井過程中，對(duì)近井壁的微小裂縫進(jìn)行有效封堵是避免井壁失穩(wěn)的有效手段之一。泥頁巖地層的孔隙尺寸處于納米級(jí)尺度，要實(shí)現(xiàn)對(duì)納米級(jí)孔隙的有效封堵就必須采用納米級(jí)尺寸的封堵材料。而目前國(guó)內(nèi)外鉆井工程常用的是瀝青類和乳化石蠟封堵劑，這類材料顆粒粒度都較大，對(duì)于裂縫縫隙尺寸較大的地層封堵效果較好，但是與微小裂縫之間不能形成尺寸匹配，不能形成良好的內(nèi)泥餅，所以不能實(shí)現(xiàn)對(duì)微裂縫地層的有效封堵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適用于微小孔隙地層，特別是適用于泥頁巖地層的鉆井液用納米封堵劑，本發(fā)明的另一目的是提供這種納米封堵劑的制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的鉆井液用納米封堵劑，其制備方法是，將10-75份納米粒子、5-60份改性天然瀝青和5-80份高分子纖維溶于水中，在90℃反應(yīng)1-8小時(shí)，然后將產(chǎn)物在60-130℃干燥4-10小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。

本發(fā)明所述的納米粒子選用無機(jī)納米粒子、有機(jī)納米粒子、無機(jī)納米粒子與有機(jī)納米粒子復(fù)合體系中的一種，納米粒子的粒徑在1-100納米之間，無機(jī)納米粒子優(yōu)選二氧化硅納米粒子、四氧化三鐵納米粒子、氧化鋅納米粒子、碳酸鈣納米粒子中的一種或幾種；有機(jī)納米粒子優(yōu)選苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等單體中的一種或幾種共聚所生成的聚合物納米粒子。

本發(fā)明所述的改性天然瀝青選用瀝青含量為40-55%的磺化瀝青粉劑，軟化點(diǎn)為70-125℃，磺化瀝青不僅可以封堵裂縫，而且可以阻止頁巖的水化分散。

本發(fā)明所述的高分子纖維選用天然植物纖維和合成高分子纖維中的一種，天然植物纖維優(yōu)選木棉纖維、木纖維、竹纖維、稻麥草纖維、小麥秸稈纖維、麻纖維、棕纖維、果殼纖維中的一種或幾種；合成高分子纖維優(yōu)選聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維、聚氯乙烯纖維、聚氨酯彈性纖維、玻璃纖維、碳纖維中的一種或幾種。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）封堵劑含有大量的納米粒子，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微小空隙地層的有效封堵，特別是在泥頁巖地層鉆井過程中，能夠?qū)δ囗搸r井壁納米尺度的孔隙進(jìn)行致密封堵，有效阻止水向地層的滲透，進(jìn)而防止井壁坍塌等事故的發(fā)生；

（2）納米粒子與磺化瀝青、高分子纖維配合使用，不僅能夠?qū)ξ⑿】紫兜貙舆M(jìn)行封堵，而且可以對(duì)普通的大孔隙地層進(jìn)行封堵，因而該封堵劑可以應(yīng)用于多種復(fù)雜地層；

（3）通過調(diào)節(jié)不同組份之間的配比，以及選擇不同類型的材料，可以制備出適合不同地層狀況的封堵材料體系；

（4）本發(fā)明所提供的納米封堵劑制備方法簡(jiǎn)單易行，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，而且原料來源豐富、成本較低。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例來描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明不只局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

將5千克聚甲基丙烯酸甲酯納米粒子、2千克磺化瀝青和3千克木纖維溶于20升水中，常溫下攪拌1小時(shí)，升溫到90℃反應(yīng)3小時(shí)，然后將產(chǎn)物在80℃干燥6小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。

實(shí)施例2

將5千克聚丙烯酰胺納米粒子、2千克磺化瀝青和3千克聚酰胺纖維溶于20升水中，常溫下攪拌1小時(shí)，升溫到90℃反應(yīng)5小時(shí)，然后將產(chǎn)物在85℃干燥8小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。

實(shí)施例3

將8千克聚甲基丙烯甲酯-苯乙烯納米粒子、3.5千克磺化瀝青和5千克聚乙烯醇縮甲醛纖維溶于30升水中，常溫下攪拌1小時(shí)，升溫到90℃反應(yīng)8小時(shí)，然后將產(chǎn)物在90℃干燥5小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。