[發明專利]一種適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液及其制備方法

有效

• 申請號: 201711212432.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109837072B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 甄劍武;林永學;高書陽;唐文泉;宣揚;陳曉飛;柴龍;王顯光;韓子軒
• 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: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03;C09K8/514
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 楊茜

1.一種適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液，包含以重量份數計的以下組分：

水，100份；

膨潤土，1～3份；

降濾失劑，0.5～4份；

流型調節劑，0～0.7份；

封堵防塌劑，2.5～5.5份；

納米封堵防塌劑，0.5～4.5份；

抑制防塌劑，4～9份；

潤滑劑，1～5份；

密度調節劑，0～170份；

純堿，用量為膨潤土重量的4～6％；

所述的納米封堵防塌劑為納米石蠟乳液、納米二氧化硅及改性氧化石墨烯的混合物，三者按質量配比為(2.5～3.5):(2.5～3.5):(1.5～2.5)；

所述的封堵防塌劑為磺化瀝青、超細碳酸鈣、海泡石纖維封堵劑的混合物，按質量配比為(1.5～2.5):(1.5～2.5):(0.5～1.5)；其中，所述超細碳酸鈣包含200目、400目、800目及1250目的碳酸鈣顆粒；其中200目:400目:800目:1250目的碳酸鈣顆粒的質量配比為(0.5～1.5):(1.5～2.5):(1.5～2.5):(0.5～1.5)；所述海泡石纖維封堵劑的長度為50～100μm；

所述的抑制防塌劑為胺基抑制劑和氯化鉀的混合物；所述的改性氧化石墨烯由包括以下步驟在內的方法制備而成：

(1)將石墨、氧化性酸溶液置于反應容器中，攪拌使其充分混合；將KMnO₄分批緩慢加入反應容器中進行攪拌，待充分反應后將反應容器置于冰水浴中并加入水將反應液稀釋，所述水選自蒸餾水或去離子水；再分批加入雙氧水直至反應產物呈金黃色；

(2)然后將反應產物離心并洗滌至pH值呈中性；最后，將其離心沉淀后并重新分散在水中，攪拌，得到氧化石墨烯水分散液；抽濾，濾餅經冷凍干燥并研磨，繼而得到氧化石墨烯；

(3)將氧化石墨烯分散在水中，所述水選自蒸餾水或去離子水；然后加入聚合單體A和聚合單體B，通氮氣，升溫至50～70℃，然后加入含有催化劑的溶液，在通氮氣的情況下攪拌反應，經過濾、洗滌、干燥，得到所述表面接枝聚合物的改性氧化石墨烯；

所述步驟(3)中，

所述聚合單體A的化學結構為：

式(1)

式(1)中，R₁為氫或C₁～C₃的羥烷基；

所述聚合單體B的化學結構為：

式(2)

式(2)中，R₃為C₁～C₂的烷基。

2.根據權利要求1所述的適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液，其特征在于包含以重量份數計的以下組分：

水，100份；

膨潤土，1.0～2.5份；

降濾失劑，1.0～4.0份；

流型調節劑，0.1～0.5份；

封堵防塌劑，3～5份；

納米封堵防塌劑，1～4份；

抑制防塌劑，5～9份；

潤滑劑，2～4份；

密度調節劑，0～170份；

純堿，用量為膨潤土重量的4～6％。

3.根據權利要求1或2所述的適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液，其特征在于：

所述步驟(1)中，

所述石墨與氧化性酸溶液的重量比為1:(20～40)；所述氧化性酸溶液為硫酸、磷酸、硝酸、亞硝酸、高氯酸、次氯酸中至少一種，

所述石墨與KMnO₄的重量比為1:(6～12)；

所述雙氧水與KMnO₄的重量比為1:(14～18)。

4.根據權利要求3所述的適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液，其特征在于：

所述步驟(1)中，

所述氧化性酸溶液為濃硫酸和磷酸的混合溶液。

5.根據權利要求4所述的適用于頁巖地層的強抑制強封堵性水基鉆井液，其特征在于：

所述步驟(1)中，

所述氧化性酸溶液為濃硫酸和磷酸的混合溶液，其中，所述濃硫酸和磷酸的重量比例為(4～7)：1。