一种钻井液用井壁加固材料及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及石油钻井化工助剂技术领域，特别涉及一种钻井液用井壁加固材料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
在油气钻探过程中，井壁稳定问题是普遍存在的问题。造成井壁失稳的因素概括起来可分为三大类，包括地质因素、钻井液工艺因素和钻井工艺因素。地质因素是很难改变的，只能尽量准确地预测或确定，为钻井液工艺和钻井工艺提供指导。钻井液本身的液柱压力是钻井过程中稳定井壁的最主要因素，其次是钻井液滤失后围绕井壁形成的泥饼。改变钻井液的特性是目前井壁稳定的主要手段之一。
[0003]
目前，国内外学者在钻井液封堵剂研究上，已经做了大量的工作。中国专利cn102863947a的公开了一种强抑制强封堵钻井液，强封堵剂为阳离子改性沥青、磺化沥青、天然沥青粉、阳离子乳化沥青、胶体沥青、胶乳、乳化石蜡中的一种或一种以上组合物。中国专利cn103013469a公开了一种使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法，该发明提供一种使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法，在基浆中加入纳米二氧化硅分散液，使基浆形成更加薄而致密的泥饼，提高降滤失效果。
[0004]
具有独特材料学性质的无机纳米材料也可以与自组装技术相结合形成膜状材料，该材料可考虑在钻井中用以加固井壁，ferguson等报道了利用正价的聚电解质与硅酸盐纳米片组装成多层膜。hammond等使用pei、锂皂石和聚氧化乙烯(peo)通过氢键和静电相互作用组装成膜。但目前这些研究只是停留在对生物矿化材料的仿生合成的研究，还没有用在钻井液中。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种可强烈吸附在井壁表面，形成加固层，对井壁进行加固，提高井壁的稳定性的钻井液用井壁加固材料。
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本发明的技术方案：一种钻井液用井壁加固材料，包含以下重量份的组分：纳米颗粒50~60重量份；成膜剂20~40重量份；交联剂10~20重量份；所述交联剂为硼酸、氧化锌、氯化铝、硫酸铝中的一种或几种的组合物。
[0007]
所述纳米颗粒为纳米蒙脱土、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化锌中的一种或几种的组合物。
[0008]
所述成膜剂为pva（聚乙烯醇）、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、吐温60（聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯）中的一种或几种的组合物。
[0009]
一种钻井液用井壁加固材料的制备方法，包括以下步骤：
纳米颗粒和成膜剂预处理的步骤；纳米颗粒和成膜剂混合的步骤；纳米颗粒和成膜剂交联的步骤。
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上述方法中，所述纳米颗粒和成膜剂的预处理：制备纳米颗粒水性溶液，并在水性溶液中加入烧碱，超声分散；制备成膜剂水溶液，搅拌均匀；所述纳米颗粒和成膜剂混合：将纳米颗粒水性溶液分散到成膜剂水溶液中，通过离心及沉淀去除过量的成膜剂；所述纳米颗粒和成膜剂的交联：在上述混合溶液加入交联剂超声分散，然后在低速下搅拌。
[0011]
本发明具有如下优点：本发明公开的钻井液用井壁加固材料具有较好的降失水、改善泥饼质量、封堵地层孔隙的作用。该钻井液用井壁加固材料加入钻井液后，可使钻井液形成层状结构的滤饼，该滤饼具有薄而韧的特性，可强烈吸附在井壁表面，形成加固层，对井壁进行加固，提高井壁的稳定性。
具体实施方式
[0012]
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明的范围并不限于以下实施例。
[0013]
实施例1一种钻井液用井壁加固材料，包含以下重量份的组分：纳米蒙脱土50重量份pva（聚乙烯醇）40重量份硼酸10重量份一种钻井液用井壁加固材料的制备方法为：纳米颗粒和成膜剂的预处理：制备纳米颗粒水性溶液，并在水性溶液中加入0.8%（wt%）的烧碱，超声分散。制备成膜剂水溶液，搅拌均匀。
[0014]
纳米颗粒和成膜剂混合：将纳米颗粒水性溶液分散到成膜剂水溶液中，通过离心及沉淀去除过量的成膜剂。
[0015]
纳米颗粒和成膜剂的交联：在上述混合溶液加入交联剂，在35℃下超声分散，然后在低速下搅拌。
[0016]
通过上述步骤的制备，即可得到一种钻井液用井壁加固材料。在钻井液中加入该固壁剂后，通过高温高压滤失量实验制备的泥饼，具有明显的有序层状结构。在加入到由膨润土、聚丙烯酸钾、lv-cmc（低粘羧甲基纤维素）、烧碱、磺化酚醛树脂组成的钻井液中，高温高压滤失量降低率可达50%以上。
[0017]
实施例2一种钻井液用井壁加固材料，包含以下重量份的组分：纳米氧化锌60重量份辛基酚聚氧乙烯醚20重量份硫酸铝 20重量份一种钻井液用井壁加固材料的制备方法为：纳米颗粒和成膜剂的预处理：制备纳米颗粒水性溶液，并在水性溶液中加入1.2%（wt%）的烧碱，超声分散。制备成膜剂水溶液，搅拌均匀。
[0018]
纳米颗粒和成膜剂混合：将纳米颗粒水性溶液分散到成膜剂水溶液中，通过离心及沉淀去除过量的成膜剂。
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纳米颗粒和成膜剂的交联：在上述混合溶液加入交联剂，在40℃下超声分散，然后在低速下搅拌。
[0020]
实施例3一种钻井液用井壁加固材料，包含以下重量份的组分：纳米氧化锌50重量份吐温60（聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯）27重量份硼酸 23重量份一种钻井液用井壁加固材料的制备方法为：纳米颗粒和成膜剂的预处理：制备纳米颗粒水性溶液，并在水性溶液中加入1.5%（wt%）的烧碱，超声分散。制备成膜剂水溶液，搅拌均匀。
[0021]
纳米颗粒和成膜剂混合：将纳米颗粒水性溶液分散到成膜剂水溶液中，通过离心及沉淀去除过量的成膜剂。
[0022]
纳米颗粒和成膜剂的交联：在上述混合溶液加入交联剂，在45℃下超声分散，然后在低速下搅拌。

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