[發明專利]頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球和鉆井液及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110199460.1
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112940695B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 白楊;羅平亞;鄧嘉丁;李成;劉德秩;李宏波
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/16
• 分類號: C09K8/16;C09K8/24
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;劉亭亭

本發明涉及鉆井液領域，公開了一種頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球和鉆井液及其制備方法和應用。所述頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球包括二氧化硅空心球以及部分包覆在所述二氧化硅空心球的外表面和部分嵌入到所述二氧化硅空心球的內部的纖維，其中，所述二氧化硅空心球的外徑為1?5μm，內徑為0.8?4.7μm；所述纖維的長為5?10μm，所述纖維的寬為1?3μm。該頁巖地層用鉆井液通過在磺化鉆井液體系中添加纖維二氧化硅復合微球，能夠成功實現對頁巖井壁上的微裂縫有效封堵。

技術領域

本發明涉及鉆井液領域，具體涉及一種頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球和鉆井液及其制備方法和應用。

背景技術

鉆頁巖氣井的關鍵在于頁巖井段井壁穩定問題，其中核心問題在于如何降低坍塌壓力，用低密度鉆井液保證井壁穩定、井眼規則、井下安全。鉆頁巖氣井的首要工作就是頁巖井段坍塌壓力確定和水基鉆井液對坍塌壓力增加的評價方法，包括水化作用對井壁穩定和坍塌壓力的影響，其次選擇合理鉆井液密度，加強封堵和抑制作用，正確選擇水基鉆井液類型，最終用低密度水基鉆井液保證井壁穩定、井眼規則、井下安全。

針對頁巖地層的特殊性，如弱膨脹強分散、微裂縫(微裂隙)和微孔發育、低孔低滲、毛細管效應突出、掉塊坍塌突出等問題，首先需要解決的技術問題是如何針對微裂縫進行封堵以防止井筒內的液體通過微裂縫進入到地層中。

因此，研究和開發一種鉆井液具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的針對頁巖地層微裂縫進行封堵的效果差的問題，以及井筒內的液體易于通過微裂縫進入到地層中的缺陷問題，提供一種頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球和鉆井液及其制備方法和應用，該頁巖地層用鉆井液通過在磺化鉆井液體系中添加纖維二氧化硅復合微球，能夠成功實現對頁巖井壁上的微裂縫有效封堵。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供了一種頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球，其中，所述纖維二氧化硅復合微球包括二氧化硅空心球以及部分包覆在所述二氧化硅空心球的外表面和部分嵌入到所述二氧化硅空心球的內部的纖維，其中，所述二氧化硅空心球的內徑為0.8-4.7μm，外徑為1-5μm；所述纖維的長為5-10μm，所述纖維的寬為1-3μm。

本發明第二方面提供了一種前述所述的頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球的制備方法，其中，所述的制備方法包括：

(1)將纖維與油/水雙重乳液進行第一接觸，得到第一混合物；

(2)將所述第一混合物與硅源進行第二接觸后靜置，得到第二混合物；

(3)將所述第二混合物進行減壓抽濾和烘干處理，得到頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球。

本發明第三方面提供了一種頁巖地層用鉆井液，其中，所述頁巖地層用鉆井液含有前述所述的頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球。

本發明第四方面提供了一種頁巖地層用鉆井液的制備方法，其中，所述的制備方法包括：

(S1)在攪拌條件下，將水依次與膨潤土、磺化酚醛樹脂、磺化褐煤和加重劑進行接觸，得到磺化鉆井液體系；

(S2)將所述磺化鉆井液體系與前述所述的纖維二氧化硅復合微球進行接觸，得到頁巖地層用鉆井液。

本發明第五方面提供了一種前述所述的頁巖地層用鉆井液在微裂縫發育頁巖地層的鉆井施工的應用。

通過上述技術方案，本發明的技術方案具有的有益效果為：

本發明通過頁巖地層用纖維二氧化硅復合微球，并且，通過在磺化鉆井液體系中添加該纖維二氧化硅復合微球，能夠成功實現對頁巖井壁上的微裂縫有效封堵。

具體實施方式