[發明專利]一種納米乳液封堵劑的合成及水基鉆井液

在審

• 申請號: 202110694720.2
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113403047A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 謝剛;范莉;鄧明毅;羅玉婧;陳宇;雷震;曹少帥;黃國豪;谷碩;汪若蘭;莫俊秀;范翠玲;羅清欣
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/508
• 分類號: C09K8/508;C09K8/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種納米乳液封堵劑的合成及水基鉆井液。該水基鉆井液所用封堵劑為納米乳液，所述納米乳液封堵劑合成原料包括苯乙烯、丙烯酸酯類化合物、丙烯酰胺類化合物；所述鉆井液包含有本發明的納米乳液。本發明的納米乳液作為納米封堵劑，其粒徑分布在25?60nm之間，能夠有效的封堵泥頁巖井壁中納米尺寸的孔隙，從而可以有效穩定井壁、防止垮塌；本發明所使用的水基鉆井液在泥頁巖地層條件下的流變性、穩定性以及封堵性等方面性能良好。

技術領域

本發明涉及油氣田鉆井技術領域，具體涉及一種納米乳液封堵劑及其包含有該納米封堵劑的水基鉆井液。

背景技術

在頁巖氣水平井鉆井的過程中，井壁失穩一直是困擾石油鉆井的技術難題。由于頁巖的水敏性強，地層裂縫發育，如何通過鉆井液技術抑制泥頁巖黏土水化膨脹、封堵頁巖微細、微納米孔縫，防止鉆井液或者濾液進入地層，降低因水化或毛細管力對頁巖地層造成的影響，防止頁巖井壁坍塌從根本上解決頁巖鉆井中的井壁穩定問題。因此，有效的封堵裂縫便成了目前頁巖水基鉆井液研究的難點。

泥頁巖地層孔隙尺寸小，滲透率低。鉆井過程中，對近井壁的納米裂縫進行有效封堵是避免井壁失穩的有效手段之一。泥頁巖地層的孔隙尺寸屬于納米級尺度，要實現對納米級孔隙的有效封堵就必須采用納米級尺寸的封堵材料。而目前國內外鉆井工程常用的是瀝青類和乳化石蠟封堵劑，這類材料顆粒粒度都較大，對于裂縫縫隙尺寸較大的地層封堵效果較好，但是與納米裂縫之間不能形成尺寸匹配，不能形成良好的內泥餅，所以不能實現對納米裂縫地層的有效封堵。

發明內容

針對目前常規封堵劑無法有效封堵泥頁巖中的裂縫而導致的井壁失穩問題，本發明提供了一種納米乳液封堵劑，其粒徑為納米級，能夠有效對泥頁巖地層中的納米級裂縫進行封堵，從而達到穩定井壁的目的。且研制了一種能適用于頁巖地層的新型納米封堵水基鉆井液替代油基鉆井液能夠解決井壁穩定、儲層污染等問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種納米乳液封堵劑及其水基鉆井液。所述納米乳液封堵劑的原料包括為苯乙烯、丙烯酸酯類化合物、丙烯酰胺類化合物、偶氮類引發劑、復合乳化劑，所述納米乳液封堵劑的制備步驟如下：

首先，稱取乳化劑于反應器中，并加入去離子水使之溶解，通氮氣20-30min后，再稱取苯乙烯、丙烯酸酯類化合物、丙烯酰胺類化合物于反應器中，并用20-25％的NaOH水溶液將體系pH值調節到6.5-7.5之間，接著將反應器升溫至50-60℃，再加入引發劑反應4-5h，得到納米乳液封堵劑。

所述乳化劑為復配乳化劑吐溫80和司班80；

所述丙烯酸酯類化合物為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種；

所述丙烯酰胺類化合物為丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥乙基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、N-芐基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺中的一種；

所述引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異庚腈中的一種。

所述復配乳化劑吐溫80和司班80的質量比為1:2-2.2；

所述丙烯酸酯類化合物、丙烯酰胺類化合物、苯乙烯的質量比為1:2-2.2:3-3.2；

所述乳化劑的加量為丙烯酸酯類化合物、丙烯酰胺類化合物以及苯乙烯三種單體總重量的1-2％；

所述引發劑的加量為丙烯酸酯類化合物、丙烯酰胺類化合物以及苯乙烯三種單體總重量的1-3％。

本發明的另一種目的是提供一種水基鉆井液，所述鉆井液添加有本發明所述的納米乳液封堵劑。