鉆井液用納米封堵劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鉆井液用的納米封堵劑及其制備方法。該納米封堵劑的制備方法是，將10-75份納米粒子、5-60份改性天然瀝青和5-80份高分子纖維溶于水中，在90℃反應(yīng)1-8小時(shí)，然后將產(chǎn)物在60-130℃干燥4-10小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。該納米封堵劑的制備方法簡(jiǎn)單易行，原料成本低廉，而且能夠通過調(diào)節(jié)不同組份的種類和配比，制備出適合不同地層的封堵劑。特別是，該封堵材料中含有納米粒子，能夠?qū)δ囗搸r地層、微裂縫地層、低滲透地層等微小孔隙地層實(shí)現(xiàn)有效封堵，從而提高井壁穩(wěn)定性，減少鉆井事故。
【專利說明】鉆井液用納米封堵劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣鉆井工程領(lǐng)域中的一種封堵材料，具體涉及一種適用于微孔隙地層鉆井時(shí)，鉆井液用的納米封堵材料，屬于油氣田鉆井時(shí)用的功能納米材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在鉆井過程中，為防止鉆井流體向地層中滲透，需要對(duì)近井壁地層的巖石孔喉進(jìn)行有效封堵。在不同地層，巖石的孔喉尺寸也不同。近年來，由于油氣鉆井開發(fā)領(lǐng)域向復(fù)雜低滲透率油氣藏發(fā)展，鉆井巖石孔隙尺寸也從常規(guī)的微米級(jí)別拓展到納米級(jí)別。特別是最近頁巖氣開發(fā)面臨的泥頁巖地層，其孔隙、吼道都是納米級(jí)別，常規(guī)的粒子無法封堵，在鉆井中容易引起泥頁巖水化膨脹，引起井壁垮塌等事故。
[0003]泥頁巖地層孔隙尺寸小，滲透率低。鉆井過程中，對(duì)近井壁的微小裂縫進(jìn)行有效封堵是避免井壁失穩(wěn)的有效手段之一。泥頁巖地層的孔隙尺寸處于納米級(jí)尺度，要實(shí)現(xiàn)對(duì)納米級(jí)孔隙的有效封堵就必須采用納米級(jí)尺寸的封堵材料。而目前國(guó)內(nèi)外鉆井工程常用的是浙青類和乳化石蠟封堵劑，這類材料顆粒粒度都較大，對(duì)于裂縫縫隙尺寸較大的地層封堵效果較好，但是與微小裂縫之間不能形成尺寸匹配，不能形成良好的內(nèi)泥餅，所以不能實(shí)現(xiàn)對(duì)微裂縫地層的有效封堵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適用于微小孔隙地層，特別是適用于泥頁巖地層的鉆井液用納米封堵劑，本發(fā)明的另一目的是提供這種納米封堵劑的制備方法。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案: [0006]本發(fā)明所述的鉆井液用納米封堵劑，其制備方法是，將10-75份納米粒子、5-60份改性天然浙青和5-80份高分子纖維溶于水中，在90°C反應(yīng)1-8小時(shí)，然后將產(chǎn)物在60-130°C干燥4-10小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。
[0007]本發(fā)明所述的納米粒子選用無機(jī)納米粒子、有機(jī)納米粒子、無機(jī)納米粒子與有機(jī)納米粒子復(fù)合體系中的一種，納米粒子的粒徑在1-100納米之間，無機(jī)納米粒子優(yōu)選二氧化娃納米粒子、四氧化三鐵納米粒子、氧化鋅納米粒子、碳酸鈣納米粒子中的一種或幾種；有機(jī)納米粒子優(yōu)選苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等單體中的一種或幾種共聚所生成的聚合物納米粒子。
[0008]本發(fā)明所述的改性天然浙青選用浙青含量為40-55%的磺化浙青粉劑，軟化點(diǎn)為70-125°C，磺化浙青不僅可以封堵裂縫，而且可以阻止頁巖的水化分散。
[0009]本發(fā)明所述的高分子纖維選用天然植物纖維和合成高分子纖維中的一種，天然植物纖維優(yōu)選木棉纖維、木纖維、竹纖維、稻麥草纖維、小麥秸桿纖維、麻纖維、棕纖維、果殼纖維中的一種或幾種；合成高分子纖維優(yōu)選聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維、聚氯乙烯纖維、聚氨酯彈性纖維、玻璃纖維、碳纖維中的一種或幾種。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:[0011](1)封堵劑含有大量的納米粒子，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微小空隙地層的有效封堵，特別是在泥頁巖地層鉆井過程中，能夠?qū)δ囗搸r井壁納米尺度的孔隙進(jìn)行致密封堵，有效阻止水向地層的滲透，進(jìn)而防止井壁坍塌等事故的發(fā)生；[0012](2)納米粒子與磺化浙青、高分子纖維配合使用，不僅能夠?qū)ξ⑿】紫兜貙舆M(jìn)行封堵，而且可以對(duì)普通的大孔隙地層進(jìn)行封堵，因而該封堵劑可以應(yīng)用于多種復(fù)雜地層；[0013](3)通過調(diào)節(jié)不同組份之間的配比，以及選擇不同類型的材料，可以制備出適合不同地層狀況的封堵材料體系；[0014](4)本發(fā)明所提供的納米封堵劑制備方法簡(jiǎn)單易行，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，而且原料來源豐富、成本較低。
【具體實(shí)施方式】[0015]下面結(jié)合實(shí)施例來描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不只局限于以下實(shí)施例。[0016]實(shí)施例1[0017]將5千克聚甲基丙烯酸甲酯納米粒子、2千克磺化浙青和3千克木纖維溶于20升水中，常溫下攪拌I小時(shí)，升溫到90°C反應(yīng)3小時(shí)，然后將產(chǎn)物在80°C干燥6小時(shí)，即制得鉆液用納米封堵劑。[0018]實(shí)施例2[0019]將5千克聚丙烯酰胺納米粒子、2千克磺化浙青和3千克聚酰胺纖維溶于20升水中，常溫下攪拌1小時(shí)，升溫到90°C反應(yīng)5小時(shí)，然后將產(chǎn)物在85°C干燥8小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。[0020]實(shí)施例3[0021]將8千克聚甲基丙烯甲酯-苯乙烯納米粒子、3.5千克磺化浙青和5千克聚乙烯醇縮甲醛纖維溶于30升水中，常溫下攪拌1小時(shí)，升溫到90°C反應(yīng)8小時(shí)，然后將產(chǎn)物在90°C干燥5小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。
【權(quán)利要求】
1.鉆井液用納米封堵劑及其制備方法，其特征在于其制備方法是，將10-75份納米粒子、5-60份改性天然浙青和5-80份高分子纖維溶于水中，在90°C反應(yīng)1-8小時(shí)，然后將產(chǎn)物在60-130°C干燥4-10小時(shí)，即制得鉆井液用納米封堵劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用納米封堵劑及其制備方法，其特征在于納米粒子選用無機(jī)納米粒子、有機(jī)納米粒子、無機(jī)納米粒子與有機(jī)納米粒子復(fù)合體系中的一種，納米粒子的粒徑在1-100納米之間，無機(jī)納米粒子優(yōu)選二氧化硅納米粒子、四氧化三鐵納米粒子、氧化鋅納米粒子、碳酸鈣納米粒子中的一種或幾種，有機(jī)納米粒子優(yōu)選苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等單體中的一種或幾種共聚所生成的聚合物納米粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用納米封堵劑及其制備方法，其特征在于改性天然浙青選用浙青含量為40-55%的磺化浙青粉劑，軟化點(diǎn)為70-125°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用納米封堵劑及其制備方法，其特征在于高分子纖維選用天然植物纖維、合成高分子纖維中的一種；天然植物纖維優(yōu)選木棉纖維、木纖維、竹纖維、稻麥草纖維、小麥秸桿纖維、麻纖維、棕纖維、果殼纖維中的一種或幾種，合成高分子纖維優(yōu)選聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維、聚氯乙烯纖維、聚氨酯彈性纖維、玻璃纖維、碳纖維中的一種或幾種。
【文檔編號(hào)】C09K8/42GK103602323SQ201310498574
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】武元鵬, 林元華, 黃進(jìn)軍, 吳江, 岳秋地, 朱春陽, 張喬, 周瑩, 謝娟, 曾德智, 朱紅鈞 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)