[發明專利]用于鉆井井壁加固的無機質、有機質雜化薄膜的實施工藝

在審

• 申請號: 201611203351.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108240183A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 張敬輝;劉振東;李公讓
• 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: E21B21/00
• 分類號: E21B21/00;C09K8/24
• 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

本發明提供一種用于井壁加固的無機質、有機質雜化薄膜的實施工藝，按下述步驟進行：在三個儲液罐中分別配制納米顆粒懸濁液、陽離子聚合物溶液、陰離子聚合物溶液，質量百分比均為0.1%~0.2%wt；然后在三個儲液罐中分別加入質量百分比為0.1~0.5%wt流體滯留劑，并攪拌均勻；再后按照陽離子聚合物溶液、陰離子聚合物溶液、陽離子聚合物溶液、納米顆粒懸濁液的順序把上述液體泵送入井眼內，每種液體的泵入體積為1~3m³，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。本發明的工藝，在鉆井井壁上形成致密、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。

技術領域

本發明涉及化學及石油鉆井領域，特別涉及一種用于井壁加固的無機質、有機質雜化薄膜的現場實施工藝。

背景技術

在油氣鉆探過程中，井壁穩定是廣泛存在的問題。井壁失穩易造成井壁垮塌、縮徑、漏失、卡鉆及儲層污染等井下復雜情況和事故，不僅會拖延鉆井周期，增加鉆井成本，也會影響后續采油作業。嚴重時還可能使部分井眼報廢甚至使整個井眼報廢。造成井壁失穩的因素概括起來可分為三大類，包括地質、鉆井液物理和化學、鉆井作業等因素。改變鉆井液的特性是目前井壁穩定的最主要手段之一，而形成致密而堅韌的泥餅則是保障井壁穩定的關鍵因素。

實際上，自然界中的生物體利用極其普通的礦化材料（如碳酸鈣或磷酸鈣等）和少量有機基質來制備了其結構支撐的硬組織，從細菌中的磁性體到貝殼、珊瑚、骨骼和牙齒等。這些生物礦化材料為無機/有機復合材料，由于具有規則的結構，因此與常規無機材料相比，具有了一些不可比擬的優點，如極高的強度、良好的斷裂韌性、優異的減震性能以及許多其它的特殊功能。因此，可以利用這種無機質、有機質雜化生成的薄膜，來改變泥餅或井壁周圍沉積層的微觀結構和力學性能，以此提高井壁穩定性和承壓能力。

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。如中國專利申請號為200710042997.7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。同時，利用自組裝技術制備的薄膜還未應用到石油工程領域，在此方面還有非常大的拓展空間。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于井壁加固的無機質、有機質雜化薄膜的實施工藝，利用自組裝技術，在鉆井井壁上形成致密、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：

在三個儲液罐中分別配制納米顆粒懸濁液、陽離子聚合物溶液、陰離子聚合物溶液，質量百分比均為0.1%~0.2%wt。然后在三個儲液罐中分別加入質量百分比為0.1~0.5%wt流體滯留劑，并攪拌均勻。然后按照陽離子聚合物溶液、陰離子聚合物溶液、陽離子聚合物溶液、納米顆粒懸濁液的順序把上述液體泵送入井眼內，每種液體的泵入體積為1~3m³，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范圍為8.0±0.5；陽離子聚合物溶液pH范圍為4.0±0.5；陰離子聚合物溶液pH范圍為8.0±0.5。

上述方案中，流體滯留劑為酚醛系超短碳纖維、聚丙烯超短纖維、滌綸超短纖維、玻璃超短纖維、聚酯超短纖維、納米改性超短纖維中的一種或幾種的組合。