[發明專利]一種納米顆粒自組裝成膜加固井壁的方法

在審

• 申請號: 201611203334.4
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108240199A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 劉振東;李公讓;張敬輝;侯業貴
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B41/00
• 分類號: E21B41/00
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

本發明涉及一種用于井壁加固的納米顆粒自組裝成膜加固井壁的方法。分別配制質量百分比均為0.1%~0.2%的納米顆粒懸濁液、均電荷陽離子聚合物溶液和多電荷陽離子聚合物溶液，然后按照均電荷陽離子聚合物溶液、納米顆粒懸濁液、多電荷陽離子聚合物、納米顆粒懸濁液的順序把上述液體依次泵送入井眼內，每種液體的泵入體積為1~3m³，每泵入一種液體后，要泵入少量隔離液對不同液體進行間隔，然后停頓5分鐘，此為一個循環；經過8~15個循環后，利用鉆井液將上述溶液頂替出井眼即完成井壁加固過程。此方法生產的沉積層具有非常好的附著性能、致密性和韌性，對井壁的加固效果理想。

技術領域

本發明涉及石油鉆井井壁加固技術領域，特別涉及一種用于井壁加固的納米顆粒自組裝成膜加固井壁的方法。

背景技術

在油氣鉆探過程中，井壁穩定是廣泛存在的問題。目前，鉆井中常用的方法是使用化學處理劑對井壁巖石表面進行封堵加固。在這些化學處理劑中也有許多成膜劑，在巖石表面形成致密膜，從而阻止液體對巖石的侵入，防止粘土的水化膨脹，避免由此引起的巖石坍塌等情況的出現。

在過去的二十年里，各個國家的研究者們經過深入的探索，發現了多種超薄膜的制備方法。特別是在層層自組裝這一領域，有著長足的進步，這是由于層層自組裝這一方法在具有特殊功能性質的超薄膜的創新設計以及應用上具有非常好的效果。如申請號為200710042997.7的專利提出了一種納米層狀碳酸鈣仿生復合材料料，它是由低分子量有機物參與氯化鈣和碳酸鈉反應過程，導向方解石形成納米薄層狀結構，進而使層狀結構定向組裝納米薄層的多層結構。這些研究對生物礦化材料的仿生合成起著重要的推動作用，但仍未能生長成具有天然碳酸鈣結構(如軟體動物中的高度規則的碳酸鈣殼層、腕足動物的半珍珠層)的仿生材料，或者方法和材料性能還有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于井壁加固的納米顆粒自組裝成膜加固井壁的方法，該方法利用自組裝技術，將納米顆粒等無機物和聚合物進行雜化成膜，可在在鉆井井壁等巖石表面上形成致密、堅固的表面膜，用于對井壁進行加固，拓寬鉆井液的安全密度窗口，保障鉆井安全。

為了達到本發明的目的，本發明技術方案是這樣實現的：

分別配制質量百分比均為0.1%~0.2%的納米顆粒懸濁液、均電荷陽離子聚合物溶液和多電荷陽離子聚合物溶液，然后按照均電荷陽離子聚合物溶液、納米顆粒懸濁液、多電荷陽離子聚合物、納米顆粒懸濁液的順序把上述液體依次泵送入井眼內，每種液體的泵入體積為1~3m³，每泵入一種液體后，要泵入少量隔離液對不同液體進行間隔，然后停頓5分鐘，此為一個循環；經過8~15個循環后，利用鉆井液將上述溶液頂替出井眼即完成井壁加固過程。

上述方案中：

納米顆粒懸濁液的pH值范圍為8.0±0.5；兩種陽離子聚合物溶液pH值范圍均為4.0±0.5。

配制均電荷陽離子聚合物溶液用的均電荷陽離子聚合物為鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）、多環芳烴（PAH）、聚胺中的一種或幾種的組合；配制多電荷陽離子聚合物溶液用的多電荷陽離子聚合物為直鏈聚乙烯亞胺（LPEI）、支鏈聚乙烯亞胺（BPEI）、聚氧乙烯氯化二甲亞銨（WSCP）中的一種或幾種的組合；配制納米顆粒懸濁液用的納米顆粒為納米二氧化硅、納米碳酸鈣中的一種或兩種的組合。

所述隔離液為硅酸鹽類弱凝膠、聚丙烯酰胺類弱凝膠中的一種或幾種的組合。

本發明與現有技術相比具有以下優勢：

本發明中井壁加固的原理是利用自組裝技術實現納米顆粒的層層沉積，以此形成沉積層加固井壁。此方法生產的沉積層具有非常好的附著性能、致密性和韌性，對井壁的加固效果理想。

具體實施方式

實施例1：