[發明專利]一種鉆井液用防塌封堵劑及其制備方法與鉆井液

有效

• 申請號: 201710584342.6
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN109266317B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 宣揚;錢曉琳;楊小華;王琳;陳鋮;林永學
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/08;C08J3/075;C08L5/08
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 楊茜

本發明涉及油田鉆井液技術領域的一種鉆井液用防塌封堵劑及其制備方法與鉆井液。所述鉆井液用防塌封堵劑選自殼聚糖納米凝膠；所述殼聚糖納米凝膠的平均粒徑(D₅₀)為50～500nm；所述殼聚糖納米凝膠的Zeta電位為0～+50mV；所述殼聚糖納米凝膠選自化學交聯法、離子凝膠法、沉淀法、乳滴聚結法之一的方法制備而成；所述一種防塌封堵水基鉆井液，以鉆井液中的水為100重量份計，鉆井液用防塌封堵劑的用量為0.1～5重量份，優選為1～2重量份；本發明的殼聚糖納米凝膠微?？勺冃吻冶砻鎺в姓姾桑蚨诰聣翰畹淖饔孟赂菀讛D入泥頁巖納微米的孔隙和微裂縫，起到有效的防塌封堵作用。本發明中的鉆井液可以用于各種油氣井，例如直井、定向井、大位移井、水平井等。

技術領域

本發明涉及油田鉆井液技術領域，更進一步說，涉及一種鉆井液用防塌封堵劑及其制備方法與鉆井液。

背景技術

維持井壁穩定的問題是鉆井行業的一個世界性難題，該問題在世界上許多油田都存在，并一直沒有能夠得到很好解決。隨著我國油氣勘探開發目標進一步面向埋藏在地質條件十分復雜的深層油氣資源以及煤層氣、頁巖氣等非常規資源，在鉆探過程中常遇到井壁穩定難題，這將導致復雜深井和頁巖氣水平井鉆井速度慢、復雜事故多、鉆井周期長、成本高，這些已嚴重影響了我國油氣資源重要接替區勘探開發進程。

鉆井過程中90％的井壁失穩事故發生在泥頁巖地層。泥頁巖中水敏性粘土礦物的水化膨脹產生的膨脹壓以及鉆井液侵入泥頁巖孔隙后產生的孔隙壓力均會導致井壁泥頁巖有效應力的降低，從而導致強度下降，容易發生井塌等井壁失穩現象。如果能夠有效封堵泥頁巖納-微米級的孔隙和微裂縫，則不僅能夠避免鉆井液中自由水的侵入引起泥頁巖水化分散，還能阻止鉆井液壓力向地層深處傳遞，從而極大程度提高井壁穩定性。然而，泥頁巖地層多為納米級孔隙，滲透率極低，從而導致常規鉆井液無法在泥頁巖井壁表面形成較厚的濾餅。此外添加傳統降濾失劑的鉆井液所形成的濾餅顆粒較大，濾餅不夠致密，難以有效阻止自由水侵入泥頁巖。

為了阻止鉆井液侵入泥頁巖地層造成井壁失穩，專利US2013/0264121A1中描述了納米石墨烯或其衍生納米材料用于封堵泥頁巖微孔隙并維持泥頁巖井壁穩定的應用。然而，石墨烯及其衍生物材料成本極為昂貴，且目前仍難以大批量工業生產。公開號為CN104804714A的中國專利中描述了一種納米棒狀的納晶纖維素作為鉆井液封堵降濾失劑的應用。公開號為CN105924599A的中國專利描述了一種接枝丙烯酸共聚物的改性納米二氧化硅顆粒作為鉆井液封堵劑的應用。這些納米材料均為剛性結構，如果粒徑大于地層孔喉或微裂縫，則難以擠入地層并起到有效的封堵作用。此外，這些納米顆粒表面均攜帶負電荷，與同樣帶負電荷的泥頁巖會產生靜電排斥作用，同樣不利于其進入泥頁巖納微米的孔隙和微裂縫。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種鉆井液用防塌封堵劑。具體地說涉及一種鉆井液用防塌封堵劑及其制備方法與鉆井液。本發明的鉆井液中使用的防塌封堵劑能克服現有技術中鉆井液用防塌封堵劑的上述缺陷，是一種可變形、帶正電的納米凝膠，具體是一種殼聚糖納米凝膠。所述殼聚糖納米凝膠是一種殼聚糖分子內交聯形成的納米凝膠微粒。

本發明目的之一是提供一種鉆井液用防塌封堵劑，所述防塌封堵劑選自殼聚糖納米凝膠；

泥頁巖地層的孔隙和微裂縫通常在納微米尺度。例如中國四川龍馬溪組泥頁巖孔隙主要集中在6～120nm，微裂縫縫寬主要在0.8～2μm。因此，粒徑較大的納米凝膠難以進入地層孔隙和微裂縫，而粒徑過小的凝膠微球易于團聚。優選地，所述殼聚糖納米凝膠的平均粒徑(D₅₀)為50～500nm，優選為50～300nm，更優選為50～200nm；

殼聚糖納米凝膠表面帶有正電荷，使其易于粘附在泥頁巖孔隙和微裂縫內表面，并抑制泥頁巖的水化膨脹和分散。如果正電荷密度過低，納米凝膠顆粒會因靜電吸引作用而易于團聚，造成封堵效果減弱。因此，所述殼聚糖納米凝膠的Zeta電位為0～+50mV，優選為0～+30mV，更優選為0～+20mV。