[發(fā)明專利]一種井壁強(qiáng)化劑及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310428180.2
• 申請(qǐng)日: 2023-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN116496765A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李瑞剛;宋元成;孫方龍;張家華;趙志強(qiáng);向幸運(yùn);高偉;劉軍;李紅偉;李金鎖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)股份有限公司;中石化華北石油工程有限公司
• 主分類號(hào): C09K8/03
• 分類號(hào): C09K8/03;C09K8/32;C09K8/36
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 崔霽第

本發(fā)明涉及一種井壁強(qiáng)化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于油田化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的井壁強(qiáng)化劑，主要由氨基修飾的二氧化硅和低共熔溶劑制成，不僅具有較好的流變性、耐高溫性、與鉆井液體系的配伍性，而且氨基修飾的二氧化硅和低共熔溶劑進(jìn)行微交聯(lián)后能提高二氧化硅顆粒的井壁粘附性，降低壓力敏感性，增強(qiáng)其在鉆井液體系中的分散性、潤滑性，可形成可變形外封堵層，降低泥頁巖地層滲透率，延緩孔隙壓力傳遞，提高地層承壓能力，強(qiáng)化井壁穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種井壁強(qiáng)化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于油田化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著國內(nèi)外對(duì)以頁巖氣為標(biāo)志的非常規(guī)氣藏的大規(guī)模開發(fā)，復(fù)雜地層井壁失穩(wěn)問題日益突出。然而，地層的井壁失穩(wěn)主要發(fā)生在含裂隙的硬脆泥頁巖地層，且該地層大多存在閉合或開啟的層理和微裂縫，毛管作用力較強(qiáng)。在正壓差與毛管壓力作用下，鉆井液濾液容易侵入，導(dǎo)致泥頁巖沿著裂縫面或?qū)永砻骈_裂，并且不斷沿著裂縫向縱深發(fā)展，從而導(dǎo)致井壁失穩(wěn)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成坍塌卡鉆。因此，填充裂隙并在井壁上形成阻擋層，才能有效阻礙井筒流體侵入地層引起的壓力傳遞過程，達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。

采用井壁強(qiáng)化劑，通過填充裂隙并在井壁上形成阻擋層，才能有效阻礙井筒流體侵入地層引起的壓力傳遞過程，達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。而泥頁巖是所有地層巖石中孔徑最小的巖石類型，其孔徑小于1μm，造成鉆井液中的常規(guī)處理劑在泥頁巖地層難以形成泥餅。因此，對(duì)于泥頁巖地層穩(wěn)定井壁的最后一級(jí)封堵材料，其粒徑必須處于納米級(jí)才能阻止濾液進(jìn)入地層，起到穩(wěn)定井壁作用。采用常規(guī)的鉆井液封堵劑由于粒徑較大，配合膨潤土、重晶石及其它鉆井液處理劑難以形成粒徑分布均勻的高效封堵防塌鉆井液，難以形成滲透率趨于零的泥餅，并提高地層承壓能力以及避免鉆井過程中的坍塌掉塊。雖然納米材料粒徑極小，在理論上能夠進(jìn)入納米孔縫，可以在端口處架橋封堵，但是其分散穩(wěn)定性較差，極易團(tuán)聚成塊，不易排出；其次，其井壁粘附性較弱，影響其封堵性能。傳統(tǒng)封堵防塌過程中，依靠不同粒徑的封堵劑的堆積進(jìn)行封堵，仍會(huì)存在壓力敏感的特性，不易滯留在孔隙中，因此仍然不能實(shí)現(xiàn)納米顆粒在縫隙中的有效填充，造成封堵性能較差。此外，單一相的納米材料在封堵過程中仍然存在間隙，造成承壓能力、韌性及井壁粘附性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種井壁強(qiáng)化劑，可以解決目前井壁強(qiáng)化劑存在承壓能力較差的問題。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種井壁強(qiáng)化劑的制備方法。

本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種井壁強(qiáng)化劑在鉆井液中的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的井壁強(qiáng)化劑所采用的技術(shù)方案為：

一種井壁強(qiáng)化劑，主要由氨基修飾的二氧化硅和低共熔溶劑制成，所述低共熔溶劑包括氫鍵供體和氫鍵受體，所述氫鍵供體選自C₁～C₅羧酸、苯乙酸、氨基酸、丙三醇、聚乙二醇、葡萄糖、丁二醇中的一種或任意組合，所述氫鍵受體包括氯化膽堿，所述氫鍵供體和氫鍵受體的質(zhì)量比為(1～16):1；所述氨基修飾的二氧化硅的質(zhì)量和低共熔溶劑中氯化膽堿的質(zhì)量之比為(0.01～0.1):1。

本發(fā)明的井壁強(qiáng)化劑，主要由氨基修飾的二氧化硅和低共熔溶劑制成，不僅具有較好的流變性、耐高溫性、與鉆井液體系的配伍性，而且氨基修飾的二氧化硅和低共熔溶劑進(jìn)行微交聯(lián)(二氧化硅上的氨基和低共熔溶劑中的羧基或者羥基通過吸附、氫鍵等作用發(fā)生微交聯(lián))后能提高二氧化硅顆粒的井壁粘附性，降低壓力敏感性，增強(qiáng)其在鉆井液體系中的分散性、潤滑性，可形成可變形外封堵層，降低泥頁巖地層滲透率，延緩孔隙壓力傳遞，提高地層承壓能力，強(qiáng)化井壁穩(wěn)定性。

本發(fā)明的井壁強(qiáng)化劑，在室溫下為膠體，可以在高溫下凝固形成固體(具有一定強(qiáng)度的膠體)，從而實(shí)現(xiàn)在地層較高溫度下以固體形式對(duì)井壁進(jìn)行粘附。本發(fā)明的井壁強(qiáng)化劑可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用，當(dāng)?shù)凸踩廴軇┏煞指淖儠r(shí)，井壁強(qiáng)化劑的使用溫度范圍為20～150℃，即形成固體(具有一定強(qiáng)度的膠體)時(shí)的溫度范圍為20～150℃。