本發(fā)明涉及石油鉆井用化工材料技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種鉆井液用納米封堵劑。
背景技術(shù):
在油氣鉆探過程中,井壁穩(wěn)定問題是普遍存在的問題。井壁失穩(wěn)易造成井壁垮塌、縮徑、漏失、卡鉆及儲(chǔ)層污染等井下復(fù)雜情況和事故,不僅會(huì)拖延鉆井周期,增加鉆井成本,也會(huì)影響后續(xù)采油作業(yè)。嚴(yán)重時(shí)還可能使部分井眼報(bào)廢甚至使整個(gè)井眼報(bào)廢。據(jù)估計(jì),全球每年由于井壁失穩(wěn)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億美元之巨,嚴(yán)重影響了油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。因此,在油氣鉆探過程中保持井壁穩(wěn)定具有重大意義,國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)都在致力于此項(xiàng)研究。
造成井壁失穩(wěn)的因素概括起來可分為三大類,包括地質(zhì)因素、鉆井液工藝因素和鉆井工藝因素。地質(zhì)因素是很難改變的,只能盡量準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)或確定,為鉆井液工藝和鉆井工藝提供指導(dǎo)。鉆井液本身的液柱壓力是鉆井過程中穩(wěn)定井壁的最主要因素,其次是鉆井液濾失后圍繞井壁形成的泥餅。改變鉆井液的特性是目前井壁穩(wěn)定的主要手段之一。
目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在鉆井液封堵劑研究上,已經(jīng)做了大量的工作。如張凡等在《一種油基膨脹封堵劑的合成及其性能評(píng)價(jià)》中合成了一種用于油基鉆井液的膨脹封堵劑(見《長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 》,2010,7(3)),基本原料為苯乙烯、吸油性單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、聚乙烯醇和碳酸鈣。胡文軍等在《強(qiáng)封堵油基鉆井液體系在W11-4D油田的應(yīng)用》中提出了一種具有強(qiáng)封堵能力的油基鉆井液,利用乳化瀝青、樹脂、超細(xì)碳酸鈣作用封堵劑(見《鉆井液與完井液》,2007,24(3))。中國(guó)專利CN102863947A的公開了一種強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液,強(qiáng)封堵劑為陽(yáng)離子改性瀝青、磺化瀝青、天然瀝青粉、陽(yáng)離子乳化瀝青、膠體瀝青、膠乳、乳化石蠟中的一種或一種以上組合物。中國(guó)專利CN103013469A公開了一種使用納米二氧化硅改善不同溫度下水基鉆井液性能的方法,該發(fā)明提供一種使用納米二氧化硅改善不同溫度下水基鉆井液性能的方法,在基漿中加入納米二氧化硅分散液,使基漿形成更加薄而致密的泥餅,提高降濾失效果。但這些技術(shù)的缺點(diǎn)或不足是:形成的濾餅不夠致密,對(duì)巖石的微孔隙及微裂縫封堵能力不夠,導(dǎo)致在較長(zhǎng)泥頁(yè)巖井段鉆進(jìn)時(shí),水對(duì)泥頁(yè)巖仍有一定程度上的侵入,從而增加了泥頁(yè)巖井壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的不足,提供一種含有納米粒子的封堵劑,該封堵劑在納米乳液基礎(chǔ)上,進(jìn)一步添加其他納米粒子,提高了納米乳液的封堵能力,對(duì)孔隙和微裂縫進(jìn)行封堵,形成的濾餅相對(duì)致密,能夠改善濾餅質(zhì)量,減少鉆井液的濾失量,提高井壁的穩(wěn)定性,同時(shí)可以提高鉆井液的潤(rùn)滑性能,提高機(jī)械鉆速。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的,本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
本發(fā)明首先提供了一種含有納米粒子的封堵劑,所述封堵劑以100重量份計(jì)包括以下組分:
納米乳液 80~90重量份;
納米材料 8~14重量份;
體系穩(wěn)定劑 2~6 重量份。
所述納米乳液為納米石蠟乳液。
所述納米材料為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米石墨的組合物。
所述體系穩(wěn)定劑為Span20、Span80、Tween20、Tween80、聚丙烯酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙二醇中的一種或幾種。
本發(fā)明技術(shù)方案中,所述的納米材料的制備方法包括:
首先將納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米石墨按重量量比(6~8):(1~2):(3~5)進(jìn)行混合,備用。然后將重量比1:1的硬脂酸和NaOH置于容器中,加入水,并加熱攪拌,待硬脂酸和NaOH全部溶解后,加入納米顆粒混合物。恒溫?cái)嚢?0min~120min,抽濾,用無水乙醇洗去表面的有機(jī)物,再用水洗滌,干燥,即得到所述的納米材料。
本發(fā)明技術(shù)方案中,所述的含有納米粒子的封堵劑的制備方法包括:
在20℃~40℃下,將納米材料加入納米乳液中,利用磁力攪拌器高速攪拌20 min~30min,然后在低速攪拌下逐漸加入體系穩(wěn)定劑,再高速攪拌20 min~30min,即得到所述封堵劑。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明在納米乳液中加入納米材料進(jìn)一步提高了納米乳液封堵能力。納米乳液中所含有的納米粒子可以進(jìn)入地層的微小孔隙和裂縫之中,提高井壁的穩(wěn)定性,同時(shí),形成的鉆井液濾餅致密性強(qiáng),減緩鉆井液向地層的滲透及地層吸水后膨脹、掉塊的趨勢(shì),進(jìn)一步提高井壁穩(wěn)定性。而且,納米粒子還有一定潤(rùn)滑效果,能有效地降低摩阻,提高機(jī)械鉆速。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明,但本發(fā)明的范圍并不限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中使用的封堵劑以100重量份包括以下組分:
納米乳液 90重量份;
納米材料 8重量份;
體系穩(wěn)定劑 2 重量份。
本實(shí)施例使用所述的納米材料的制備方法包括:
首先將納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米石墨按重量比6:1:3進(jìn)行混合,備用。然后將重量比1:1的硬脂酸和NaOH置于容器中,加入水,并在40℃、8000r/min加熱攪拌,待硬脂酸和NaOH全部溶解后,加入到納米顆?;旌衔铮ㄅc硬脂酸的重量比為8~15:1)。25℃、5000r/min下恒溫?cái)嚢?0min~120min,抽濾,用無水乙醇洗去表面的有機(jī)物,再用水洗滌一次,干燥,即得到所述的納米材料。
本實(shí)施例的使用所述的含有納米粒子的封堵劑的制備方法包括:
在25℃下,將納米材料加入納米乳液中,利用磁力攪拌器8000r/min高速攪拌20 min,然后在500r/min低速攪拌下逐漸加入體系穩(wěn)定劑Span80,再以8000r/min高速攪拌20 min,即得到所述封堵劑。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中使用的封堵劑以100重量份包括以下組分:
納米乳液 80重量份;
納米材料 14重量份;
體系穩(wěn)定劑 6 重量份。
本實(shí)施例使用所述的納米材料的制備方法包括:
首先將納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米石墨按重量比8:2:5進(jìn)行混合,備用。然后將重量比1:1的硬脂酸和NaOH置于容器中,加入水,并在40℃、8000r/min加熱攪拌,待硬脂酸和NaOH全部溶解后,加入納米顆?;旌衔铮ㄅc硬脂酸的重量比為8~15:1)。25℃、5000r/min下恒溫?cái)嚢?0~120min,抽濾,用無水乙醇洗去表面的有機(jī)物,再用水洗滌一次,干燥,即得到所述的納米材料。
本實(shí)施例的使用所述的含有納米粒子的封堵劑的制備方法包括:
在35℃下,將納米材料加入納米乳液中,利用磁力攪拌器8000r/min高速攪拌30 min,然后在500r/min低速攪拌下逐漸加入體系穩(wěn)定劑Tween20,再以8000r/min高速攪拌30 min,即得到所述封堵劑。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中使用的封堵劑以100重量份包括以下組分:
納米乳液 85重量份;
納米材料 12重量份;
體系穩(wěn)定劑 3 重量份。
本實(shí)施例使用所述的納米材料的制備方法包括:
首先將納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米石墨按重量比6:1:4進(jìn)行混合,備用。然后將重量比1:1的硬脂酸和NaOH置于容器中,加入水,并在40℃、8000r/min加熱攪拌,待硬脂酸和NaOH全部溶解后,加入納米顆?;旌衔铮ㄅc硬脂酸的重量比為8~15:1)。25℃、5000r/min下恒溫?cái)嚢?0~120min,抽濾,用無水乙醇洗去表面的有機(jī)物,再用水洗滌一次,干燥,即得到所述的納米材料。
本實(shí)施例的使用所述的含有納米粒子的封堵劑的制備方法包括:
在30℃下,將納米材料加入納米乳液中,利用磁力攪拌器8000r/min高速攪拌25 min,然后在500r/min低速攪拌下逐漸加入體系穩(wěn)定劑十二烷基苯磺酸鈉,再8000r/min高速攪拌25 min,即得到所述封堵劑。