[發明專利]一種水基鉆井液用封堵劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710045491.5
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN107057662A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 王京光;楊斌;張小平;丁磊;趙海鋒;寄曉寧;王國慶;趙建震;張長庚;涂海海;劉婷婷;高潔;王勇強;曹輝;曲先偉;段成才;劉偉;李慧升;吳超
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/12
• 分類號: C09K8/12;C09K8/42;E21B21/00;E21B33/13
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司61108
• 代理人: 鮑燕平

技術領域

本發明涉及一種水基鉆井液用封堵劑及其制備方法和應用，對孔隙、微裂縫均具有優異的封堵性能，對頁巖的微裂縫具有良好的封堵效果的水基鉆井液用封堵劑，該封堵劑可以有效降低減少孔隙壓力傳遞 、減少壓差卡鉆。

背景技術

隨著國內外對以頁巖氣為標志的非常規氣藏的大規模開發的進行，油基鉆井液的應用越來越廣泛。與傳統的水基鉆井液相比，油基鉆井液因其良好的抑制性能、潤滑性能、流變性能在頁巖氣鉆探中得以廣泛應用。

但油基鉆井液普遍存在污染重，油基鉆屑處理困難，油基鉆井液使用成本高的問題。與油基鉆井液相比，水基鉆井液具有污染小、成本低等優點。頁巖氣水平井可以采用油基鉆井液和合成基鉆井液，也可以采用強抑制性水基鉆井液，要求其關鍵是確保井壁穩定、潤滑、防卡和井眼清潔。

對于水基鉆井液，保證井壁穩定性的關鍵是提供良好封堵能力。頁巖的失穩機理及特點主要有以下幾點：孔隙壓力擴散是導致井壁失穩的根本原因；泥頁巖礦物顆粒間微孔隙自吸水后產生較強水化作用，促使次生微裂縫的產生、擴展與連通，自吸水產生次生裂縫是硬脆性泥頁巖地層井壁失穩的主要原因之一；井眼壓力與孔隙壓力之差、鉆井液與孔隙流體的化學勢差、毛細管壓力致使濾液進入地層。封堵方面，要求鉆井液能夠封堵住泥頁巖礦物顆粒間微孔隙，防止次生微裂縫的產生，同時保持盡可能低的濾失量。以往常規的封堵劑難以封堵微孔隙、微裂縫，導致濾液進入地層，造成井壁失穩。

在頁巖氣勘探開發過程中為了獲得較高產量大多采用水平井模式。為增強防塌性能及井控要求通常采用高密度鉆井液。這時鉆井液在流變性調控方面的問題顯得尤為突出，常規封堵劑用量大，且對高密度鉆井液具有較強的增粘作用，易導致鉆井液稠化，喪失流動性。

發明內容

本發明的目的是提供一種水基鉆井液用封堵劑及其制備方法和應用，克服現有水基鉆井液封堵劑存在的封堵性弱、特別是對孔隙、微裂縫封堵效果差、與高密度鉆井液配伍性差、抗溫性能不佳的問題。

本發明的技術方案是：一種水基鉆井液用封堵劑，由以下重量百分比的組分組成：

屏蔽暫堵劑，10～30%；增粘劑，1.0～5.0%；抗凍劑，2～10%；納米級二氧化硅分散液，60～80%。

所述屏蔽暫堵劑是由丁二烯、苯乙烯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按照質量百分比3：1：1合成的聚合物。

所述增粘劑是硬脂酸、硬脂酸鎂、硬脂酸鋁中的一種或其中兩種的混合物。

所述抗凍劑是乙二醇、丙三醇中的一種或兩種的混合物。

所述納米級二氧化硅分散液中二氧化硅的粒徑范圍是10～50nm。

一種水基鉆井液用封堵劑的制備方法，取納米級二氧化硅分散液加入反應容器，在80℃、60～120r/min條件下，邊攪拌邊向納米級二氧化硅分散液中加入屏蔽暫堵劑，并攪拌30 min，然后向溶液中加入增粘劑，維持溫度70℃，繼續攪拌20 min后停止加熱，最后加入抗凍劑，繼續攪拌10 min，冷卻至室溫，完成水基鉆井液用封堵劑的制備，

以上原料的加入均按照配方量加入。

一種水基鉆井液用封堵劑的應用，所述封堵劑用于制備水基鉆井液，封堵頁巖和碳質泥巖的裂縫、微裂縫，水基鉆井液是由以下質量百分比的組分混合均勻制得：3%封堵劑、1%低粘聚陰離子纖維素、2%羧甲基淀粉、0.2%氫氧化鈉、5%氯化鉀、3%磺化瀝青、10%重晶石和75.8%水。

本發明提供的這種水基鉆井液用封堵劑與常規的鉆井液封堵劑相比具有下列突出優勢：

1、優異的封堵性能、能夠有效封堵頁巖、碳質泥巖的裂縫、微裂縫，滿足頁巖、碳質泥巖對鉆井液防塌性能的要求，使其防塌性能與油基鉆井液相當；

2、具有良好的降濾失性能，能夠降低水基鉆井液的常溫常壓濾失量和高溫高壓濾失量，快速形成泥餅，有助于改善泥餅質量；

3、配伍性好，在高密度水基鉆井液中已具有良好的配伍性能，對鉆井液的流變性影響小，不會顯著增加高密度鉆井液的粘切，有利于流變性調控；

4、抗溫性能好，高溫下亦能提供優異的封堵效果，熱穩定性好高溫不易分解。

以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1 是含有封堵劑的鉆井液與傳統鉆井液的封堵性能對比圖；

圖2 是加入封堵劑形成的泥餅；

圖2-1是未加入封堵劑形成的泥餅；

圖3 是空白基漿與加入不同含量封堵劑基漿的第一滴濾液滴出時間的對比圖；