[發明專利]一種改性納米氧化鋁封堵劑及水基鉆井液

有效

• 申請號: 202210082534.8
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114350328B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 謝剛;汪若蘭;黃進軍;羅玉婧;范莉;陳宇;雷震
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03;C09K8/16;C09K8/24;C09K8/46;C09K8/467
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本發明公開了一種改性納米氧化鋁封堵劑及水基鉆井液，屬于油氣田鉆井技術領域。該水基鉆井液所用封堵劑為改性納米氧化鋁，所述改性納米氧化鋁封堵劑由分步法制得，合成原料包括納米氧化鋁、含烯鍵的硅烷偶聯劑、雙烯醇類化合物、含烯鍵的羧酸類化合物、含苯環的烯醚類化合物、引發劑和交聯劑，所述鉆井液包含有本發明的改性納米氧化鋁封堵劑。本發明的改性納米氧化鋁作為納米封堵劑，其粒徑分布在57?332nm之間，能夠對泥頁巖的納米級裂縫進行有效封堵。該封堵劑可直接加入到水基鉆井液中，能夠阻止鉆井液侵入地層，防止井塌事故的發生，增強井壁穩定性。

技術領域

本發明涉及油氣田鉆井技術領域，具體涉及一種改性納米氧化鋁封堵劑及包含有該納米封堵劑的水基鉆井液。

背景技術

在石油與天然氣勘探開發的過程中，井壁失穩是常見的井下復雜且難解決的問題之一。在鉆井的過程中，鉆井液極易在壓差作用下沿著微小孔隙進入地層，在微裂縫中的傳播，導致裂縫擴張，使得井壁穩定性變差。井壁失穩不僅會耗費鉆井時間，損失鉆井液，而且有可能引起卡鉆、井塌等一系列復雜情況，甚至導致井眼報廢，造成重大的經濟損失。據統計，每年處理井壁失穩物資損耗巨大，全球鉆井行業每年因井壁失穩造成的損失高達5～6億美元。因此，如何有效封堵裂縫是本領域技術人員研究的熱點和難點。

目前，國內外在鉆井的過程中普遍使用常規封堵劑和油基鉆井液對微裂縫進行封堵，提高井壁的穩定性。但目前常規的封堵劑粒徑都處于微米級或微米級以上，只能有效封堵微米級別的裂縫。而泥頁巖作為孔徑最小的巖石類型，使用常規封堵劑難以對泥頁巖的納米級裂縫進行有效封堵。因此，合成一種能夠有效對納米級別裂縫進行封堵的封堵劑是本領域技術人員急需解決的問題。

現如今，油基鉆井液雖然抗高溫能力強，利于井壁穩定，但存在成本較高，會污染環境等問題。而水基鉆井液成本低效果好，但對納米級裂縫進行封堵的封堵效果還有待提升。因此，研制出一種適用于頁巖地層的新型納米封堵水基鉆井液代替油基鉆井液解決井壁穩定、成本較高、儲層污染等問題是目前頁巖氣鉆井需要研究的關鍵技術。

發明內容

針對目前常規封堵劑無法有效封堵泥頁巖中的納米裂縫而導致的井壁失穩問題，本發明提供了一種改性納米氧化鋁封堵劑，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、成本較高、儲層污染等問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種改性納米氧化鋁封堵劑及其水基鉆井液。所述改性納米氧化鋁封堵劑的原料包括為納米氧化鋁(20-40nm)，含烯鍵的硅烷偶聯劑，雙烯醇類化合物，含烯鍵的羧酸類化合物，含苯環的烯醚類化合物，引發劑和交聯劑，所述改性納米氧化鋁封堵劑的制備步驟如下：

S1、將納米氧化鋁置于60-70℃真空干燥箱中干燥10-12h，準確稱取干燥后的納米氧化鋁10-12g于圓底燒瓶中，向瓶中加入200mL乙醇和200mL水，超聲分散40-50min后，加入0.3-0.36g硅烷偶聯劑，冷凝回流反應4-5小時后，在10000r/min高速離心機下離心10min得到沉淀物，用乙醇洗滌，反復3-5次，真空干燥20-24h，得到硅烷偶聯劑改性的納米氧化鋁；

S2、將0.1-0.15mol改性納米氧化鋁與50mL丙酮溶劑加入圓底燒瓶中，超聲分散20-30min，放入磁力加熱攪拌器中，待升溫至反應溫度70℃后，加入0.1-0.15mol雙烯醇類化合物和引發劑偶氮二異丁腈攪拌反應2-3h后，將其置于10000r/min高速離心機下離心5min得到沉淀物，使用丙酮浸泡沉淀物16-20h之后，用乙醇洗滌5次，最后在真空干燥箱中干燥20-24h，得到末端官能團為烯鍵的改性納米氧化鋁；