[發明專利]一種改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑及水基鉆井液

有效

• 申請號: 202210082544.1
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114381242B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 謝剛;曹少帥;黃進軍;鄧明毅;羅玉婧;范莉;雷震;陳宇
• 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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑及水基鉆井液，所述改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑合成原料包括納米二氧化錳(50nm)，苯乙烯，丙烯酸苯酯類化合物，硅基丙烯醇類化合物，烷基丙烯酰胺類化合物，硅烷偶聯劑，交聯劑，引發劑；所述鉆井液包含有本發明的改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑。本發明的改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑，其粒徑分布在80?180nm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，同時其制備方法原理可靠，具有廣闊的市場前景；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，具體涉及一種改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑及其包含有該納米封堵劑的水基鉆井液。

背景技術

目前在國內和國外鉆井中，經常存在井壁不穩定問題，國內外數百口井的統計說明，所鉆泥頁巖地層占所鉆總地層的70％，而90％以上的井塌發生在泥頁巖地層。頁巖具有特殊的孔縫一孔隙結構，屬超低孔、低滲類型，多為納米級孔喉。針對頁巖氣的成藏特征，水平井鉆井已成為頁巖氣開發的主要鉆井方式。不管使用水基鉆井液體系或者油基鉆井液體系鉆頁巖地層都會出現井壁垮塌的現象，其根本原因是“水力劈裂作用”，鉆井液或濾液進入孔縫，使孔縫張開，同時大大降低縫面間摩擦力，使坍塌壓力大幅度上升。若不能有效封堵住孔縫阻斷泥漿液相進入孔縫，則不能防塌。

目前，采用封堵劑封堵裂縫是解決該問題的關鍵，裂縫或層理發育的頁巖地層，目前已有的封堵劑在微米級別的頁巖孔縫中取得了很好的封堵效果，但在封堵納米級孔縫方面，其封堵效果亟待進一步提升。因此，針對頁巖中的納米級別的孔縫不能有效封堵而導致的井壁失穩的問題，合成一種具有納米尺寸的封堵劑去提高水基鉆井液的封堵效果將是一個很好的選擇。

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孔縫而導致的井壁失穩問題，本發明提供了一種改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑，其粒徑為納米級，能夠有效對泥頁巖地層中的納米級孔縫進行封堵，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：一種改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑及其水基鉆井液。所述改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑的原料包括為納米二氧化錳(50nm)，苯乙烯，丙烯酸苯酯類化合物，硅基丙烯醇類化合物，烷基丙烯酰胺類化合物，所述改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑的制備步驟如下：

將納米二氧化錳置于70-80℃條件下真空干燥，取干燥后的納米二氧化錳加入到乙醇的分散液中進行超聲分散，然后邊攪拌邊滴加加硅烷偶聯劑，然后置于在60-70℃反應，后用去離子水洗滌，反復3-5次，最后置于70-80℃條件下真空干燥，得到改性納米二氧化錳，然后，取改性納米二氧化錳加入去離子水后進行超聲分散，取分散液置于反應器中，通氮氣20-30min后，再稱取丙烯酸苯酯類化合物，硅基丙烯醇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，升溫至60-70℃，反應2-3h，再稱取苯乙烯，烷基丙烯酰胺類化合物于反應器中，攪拌20-30min，再加入交聯劑及引發劑反應4-5h，反應完畢后，冷卻至室溫，制備得的樣品用蒸餾水洗滌至中性，接著置于50-60℃條件下真空干燥，將烘干的樣品進行研磨，得到改性二氧化錳納米水凝膠封堵劑(80-180nm)。

所述硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)，3-0氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)中的一種；

所述丙烯酸苯酯類化合物為丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯中的一種；

所述硅基丙烯醇類化合物為對3-三甲基硅基丙烯醇，反式-3-(三甲基硅基)烯丙醇中的一種；

所述烷基丙烯酰胺類化合物為N-異丙基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺中的一種；