一种钻井液用纳米乳液固壁剂的制作方法

本发明涉及石油钻井技术领域，具体为一种钻井液用纳米乳液固壁剂。

背景技术：

石油在国民经济中的作用石油是重要能源，同煤相比，具有能量密度大(等重的石油燃烧热比标准煤高50％)、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点，因此，许多国家都把石油列为战略物资，在石油的开采过程中，需要利用石油钻井设备进行钻井工作，在油气井钻井过程中，需要利用石油钻井设备从地面开始沿设计轨道钻穿多套地层到达预定目的层，在钻井设备的钻井过程中，需要结合钻井液进行稳定的钻井工作。

由于地层中含有很多页岩，钻井液很容易导致页岩水化膨胀、分散和剥落，造成井壁失稳，发生井塌、埋钻等事故，造成重大经济损失，钻井过程中，井壁周围地应力释放，常规钻井液会降低井壁的抗压强度，不利于井壁稳定，传统钻井液材料难以降解，会对储层造成很大程度的污染，影响后期油气井的开采产量。

所以我们提出了一种钻井液用纳米乳液固壁剂，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钻井液用纳米乳液固壁剂，以解决上述背景技术提出的目前市场上钻井液容易导致页岩水化膨胀、分散和剥落，造成井壁失稳，发生井塌、埋钻等事故的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻井液用纳米乳液固壁剂，包括水和添加剂，所述固壁剂中每种添加剂与水的重量百分比分别为：

(1)铁铬木质素磺酸盐fcls：fcls简称铁铬盐，是多官能团的离子分子化合物，能吸附在膨润土颗粒的边缘带区，减弱和拆散泥浆中的网状结构，起到降粘的作用，同时，铁铬盐分子链长，又可吸附多个膨润土微粒片，抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁，起到降失水的作用，加量：淡水泥浆加量0.2-05％，盐水泥浆加量0.5-1％；

(2)磺化单宁smt：smt是老三磺泥浆材料之一，外观为棕褐色粉末，吸水性强，其水溶液呈碱性，抗钙可达1000ml/l，抗温可达180-200℃，适于深井和盐水、饱和盐水钻井液中使用，具有稳定的降粘降失水效果，加量为0.5％-1％，使用的ph值范围9-11；

(3)磺化沥青粉sas：磺化沥青粉sas具有降低高温高压滤失量和润滑的作用，由于sas中含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散，起到护壁作用；同时不溶于水的部分覆盖在页岩表面，改善泥饼质量，起到润滑作用，需要加量：1％-2％；

(4)磺化褐煤树脂spnh：spnh是以褐煤和晴纶废丝为主要原料，通过用接枝共聚和磺化的方法制得的一种含有羟基、羧基、亚甲基、磺酸基等多种官能团的共聚物，因此，具有降滤失和降粘的作用，同时，抗温抗盐抗钙能力很强，加量：1％-2％；

(5)磺化酚醛树脂smp：磺化酚醛树脂为棕色自由流动粉末，它是一种有效的高温抗污染降滤失剂，加入一定数量的smp可在淡水和盐水钻井液中得到满意的api和hthp滤失量，产品分为两种类型，smp-1用于淡水和低浓度盐水体系，smp-2用于高浓度盐水体系，其抗温能力为180℃，通常加量为2.0％-3.0％；

(6)磺化褐煤smc：smc是“三磺”泥浆材料之一，具有较好的降粘降滤失性，在200-230℃的高温下仍能有效地控制淡水泥浆的滤失量和粘度，而在200℃单独使用时，抗盐不超过3％，必须与磺化酚醛树脂配合处理时，抗盐能力才可大大提高；

(7)腐植酸钾khm：khm是腐植酸与氢氧化钾反应生成的腐植酸钾的提取物，商业产品为黑褐色自由流动粉末，它在水基钻井液中作降滤失剂；同时还有降粘效应，通常应用于井底温度不超过120℃的较浅地层，其加量为0.5-1.5％；

(8)阳离子褐煤pmc：pmc是阳离子单体和褐煤在一定条件与催化剂的作用下进行接枝再经碱化阳离子化而成，pmc有很好的抑制性和良好防塌性能，是目前油田钻井助剂中唯一集降滤失，抗高温抗泥浆老化，防塌等多种功能于一身的两性泥浆助剂，主要用于中深井钻探；

(9)水解聚丙烯腈胺盐nh4-pan：本品为淡黄色粉末，是一种钻井液用降滤失剂，含有-cooh、-coonh4、-conh4、-conh2、-cn等基团，分子量在10000-50000之间，有降低高压差失水的特殊功能和良好的热稳定性，能改善钻井液流动性，抑制粘土水化分散，具有一定的抗盐能力，由于nh4+页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果和降粘作用，加量为0.5％-1％。

优选的，所述fcls有毒，使用时要戴口罩，完毕要把手洗干净，且fcls是弱酸性，使用前要加烧碱把ph值调到9-10。

优选的，所述磺化褐煤树脂不溶物小于等于5％，且磺化褐煤树脂含水分小于等于6％，并且磺化褐煤树脂1％水溶液颜色为深褐色而且永不退色。

优选的，所述磺化褐煤的外观为黑色粉末，是褐煤、甲醛及na2co3在ph为9-11的条件下进行磺化反应制得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的用于纳米乳化固壁剂的配料：铁铬木质素磺酸盐fcls、磺化单宁smt、磺化沥青粉sas、磺化褐煤树脂spnh、磺化酚醛树脂smp、磺化褐煤smc、腐植酸钾khm、阳离子褐煤pmc和水解聚丙烯腈胺盐nh4-pan，将其按原料各成分的质量百分比进行制备成纳米乳化固壁剂后，能牢牢的吸附在页岩表面并形成一层很强的仿生壳，能有效抑制页岩水化膨胀和分散、剥落，能使井壁的抗压强度提高，避免了井壁垮塌，且其无毒、无害、自然条件下能自然缓慢降解，能很好的保护油气层，综上所述，本发明解决了现在钻井过程中井壁易坍塌、钻井液漏失的问题，同时该固壁剂具有较强的生物降解性，有效降低了对储层的污染。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种钻井液用纳米乳液固壁剂，包括水和添加剂，所述固壁剂中每种添加剂与水的重量百分比分别为：

实施例1：

(1)铁铬木质素磺酸盐fcls：fcls简称铁铬盐，是多官能团的离子分子化合物，能吸附在膨润土颗粒的边缘带区，减弱和拆散泥浆中的网状结构，起到降粘的作用，同时，铁铬盐分子链长，又可吸附多个膨润土微粒片，抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁，起到降失水的作用，加量：淡水泥浆加量0.2％，盐水泥浆加量0.5％；

(2)磺化单宁smt：smt是老三磺泥浆材料之一，外观为棕褐色粉末，吸水性强，其水溶液呈碱性，抗钙可达1000ml/l，抗温可达180-200℃，适于深井和盐水、饱和盐水钻井液中使用，具有稳定的降粘降失水效果，加量为0.5％，使用的ph值为9；

(3)磺化沥青粉sas：磺化沥青粉sas具有降低高温高压滤失量和润滑的作用，由于sas中含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散，起到护壁作用，同时不溶于水的部分覆盖在页岩表面，改善泥饼质量，起到润滑作用，需要加量：1％；

(4)磺化褐煤树脂spnh：spnh是以褐煤和晴纶废丝为主要原料，通过用接枝共聚和磺化的方法制得的一种含有羟基、羧基、亚甲基、磺酸基等多种官能团的共聚物，因此，具有降滤失和降粘的作用，同时，抗温抗盐抗钙能力很强，加量：1％；

(5)磺化酚醛树脂smp：磺化酚醛树脂为棕色自由流动粉末，它是一种有效的高温抗污染降滤失剂，加入一定数量的smp可在淡水和盐水钻井液中得到满意的api和hthp滤失量，产品分为两种类型，smp-1用于淡水和低浓度盐水体系，smp-2用于高浓度盐水体系，其抗温能力为180℃，通常加量为2.0％；

(6)磺化褐煤smc：smc是“三磺”泥浆材料之一，具有较好的降粘降滤失性，在200-230℃的高温下仍能有效地控制淡水泥浆的滤失量和粘度，而在200℃单独使用时，抗盐不超过3％，必须与磺化酚醛树脂配合处理时，抗盐能力才可大大提高；

(7)腐植酸钾khm：khm是腐植酸与氢氧化钾反应生成的腐植酸钾的提取物，商业产品为黑褐色自由流动粉末，它在水基钻井液中作降滤失剂；同时还有降粘效应，通常应用于井底温度等于100℃的较浅地层，其加量为0.5％；

(8)阳离子褐煤pmc：pmc是阳离子单体和褐煤在一定条件与催化剂的作用下进行接枝再经碱化阳离子化而成，pmc有很好的抑制性和良好防塌性能，是目前油田钻井助剂中唯一集降滤失，抗高温抗泥浆老化，防塌等多种功能于一身的两性泥浆助剂，主要用于中深井钻探，加量：2％；

(9)水解聚丙烯腈胺盐nh4-pan：本品为淡黄色粉末，是一种钻井液用降滤失剂，含有-cooh、-coonh4、-conh4、-conh2、-cn等基团，分子量在10000-50000之间，有降低高压差失水的特殊功能和良好的热稳定性，能改善钻井液流动性，抑制粘土水化分散，具有一定的抗盐能力，由于nh4+页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果和降粘作用，加量为0.5％。

fcls有毒，使用时要戴口罩，完毕要把手洗干净，且fcls是弱酸性，使用前要加烧碱把ph值调到9。

磺化褐煤树脂不溶物等于5％，且磺化褐煤树脂含水分等于6％，并且磺化褐煤树脂1％水溶液颜色为深褐色而且永不退色。

磺化褐煤的外观为黑色粉末，是褐煤、甲醛及na2co3在ph为9的条件下进行磺化反应制得。

实施例2：

(1)铁铬木质素磺酸盐fcls：fcls简称铁铬盐，是多官能团的离子分子化合物，能吸附在膨润土颗粒的边缘带区，减弱和拆散泥浆中的网状结构，起到降粘的作用，同时，铁铬盐分子链长，又可吸附多个膨润土微粒片，抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁，起到降失水的作用，加量：淡水泥浆加量0.5％，盐水泥浆加量1％；

(2)磺化栲胶smk：适于深井和盐水、饱和盐水钻井液中使用，具有稳定的降粘降失水效果，加量为1％，使用的ph值11；

(3)磺化沥青粉sas：磺化沥青粉sas具有降低高温高压滤失量和润滑的作用，由于sas中含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散，起到护壁作用；同时不溶于水的部分覆盖在页岩表面，改善泥饼质量，起到润滑作用，需要加量：2％；

(4)磺化褐煤树脂spnh：spnh是以褐煤和晴纶废丝为主要原料，通过用接枝共聚和磺化的方法制得的一种含有羟基、羧基、亚甲基、磺酸基等多种官能团的共聚物，因此，具有降滤失和降粘的作用，同时，抗温抗盐抗钙能力很强，加量：2％；

(5)磺化酚醛树脂smp：磺化酚醛树脂为棕色自由流动粉末，它是一种有效的高温抗污染降滤失剂，加入一定数量的smp可在淡水和盐水钻井液中得到满意的api和hthp滤失量，产品分为两种类型，smp-1用于淡水和低浓度盐水体系，smp-2用于高浓度盐水体系，其抗温能力为180℃，通常加量为3.0％；

(6)磺化褐煤smc：smc是“三磺”泥浆材料之一，具有较好的降粘降滤失性，在200-230℃的高温下仍能有效地控制淡水泥浆的滤失量和粘度，而在200℃单独使用时，抗盐等于2％，必须与磺化酚醛树脂配合处理时，抗盐能力才可大大提高，加量：2.5％；

(7)腐植酸钾khm：khm是腐植酸与氢氧化钾反应生成的腐植酸钾的提取物，商业产品为黑褐色自由流动粉末，它在水基钻井液中作降滤失剂；同时还有降粘效应，通常应用于井底温度等于120℃的较浅地层，其加量为1.5％；

(8)阳离子褐煤pmc：pmc是阳离子单体和褐煤在一定条件与催化剂的作用下进行接枝再经碱化阳离子化而成，pmc有很好的抑制性和良好防塌性能，是目前油田钻井助剂中唯一集降滤失，抗高温抗泥浆老化，防塌等多种功能于一身的两性泥浆助剂，主要用于中深井钻探，加量：3％；

(9)水解聚丙烯腈胺盐nh4-pan：本品为淡黄色粉末，是一种钻井液用降滤失剂，含有-cooh、-coonh4、-conh4、-conh2、-cn等基团，分子量在10000-50000之间，有降低高压差失水的特殊功能和良好的热稳定性，能改善钻井液流动性，抑制粘土水化分散，具有一定的抗盐能力，由于nh4+页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果和降粘作用，加量为1％。

fcls有毒，使用时要戴口罩，完毕要把手洗干净，且fcls是弱酸性，使用前要加烧碱把ph值调到10。

磺化褐煤树脂不溶物等于4％，且磺化褐煤树脂含水分等于5％，并且磺化褐煤树脂1％水溶液颜色为深褐色而且永不退色。

磺化褐煤的外观为黑色粉末，是褐煤、甲醛及na2co3在ph为11的条件下进行磺化反应制得。

实施例3：

(1)铁铬木质素磺酸盐fcls：fcls简称铁铬盐，是多官能团的离子分子化合物，能吸附在膨润土颗粒的边缘带区，减弱和拆散泥浆中的网状结构，起到降粘的作用，同时，铁铬盐分子链长，又可吸附多个膨润土微粒片，抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁，起到降失水的作用，加量：淡水泥浆加量0.4％，盐水泥浆加量0.9％；

(2)磺化栲胶smk：适于深井和盐水、饱和盐水钻井液中使用，具有稳定的降粘降失水效果，加量为0.8％，使用的ph值10；

(3)磺化沥青粉sas：磺化沥青粉sas具有降低高温高压滤失量和润滑的作用，由于sas中含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散，起到护壁作用，同时不溶于水的部分覆盖在页岩表面，改善泥饼质量，起到润滑作用，需要加量：1.8％；

(4)磺化褐煤树脂spnh：spnh是以褐煤和晴纶废丝为主要原料，通过用接枝共聚和磺化的方法制得的一种含有羟基、羧基、亚甲基、磺酸基等多种官能团的共聚物，因此，具有降滤失和降粘的作用，同时，抗温抗盐抗钙能力很强，加量：1.5％；

(5)磺化酚醛树脂smp：磺化酚醛树脂为棕色自由流动粉末，它是一种有效的高温抗污染降滤失剂，加入一定数量的smp可在淡水和盐水钻井液中得到满意的api和hthp滤失量，产品分为两种类型，smp-1用于淡水和低浓度盐水体系，smp-2用于高浓度盐水体系，其抗温能力为160℃，通常加量为2.5％；

(6)磺化褐煤smc：smc是“三磺”泥浆材料之一，具有较好的降粘降滤失性，在200-230℃的高温下仍能有效地控制淡水泥浆的滤失量和粘度，而在190℃单独使用时，抗盐等于1.8％，必须与磺化酚醛树脂配合处理时，抗盐能力才可大大提高，加量：2％；

(7)腐植酸钾khm：khm是腐植酸与氢氧化钾反应生成的腐植酸钾的提取物，商业产品为黑褐色自由流动粉末，它在水基钻井液中作降滤失剂；同时还有降粘效应，通常应用于井底温度等于110℃的较浅地层，其加量为1％；

(8)阳离子褐煤pmc：pmc是阳离子单体和褐煤在一定条件与催化剂的作用下进行接枝再经碱化阳离子化而成，pmc有很好的抑制性和良好防塌性能，是目前油田钻井助剂中唯一集降滤失，抗高温抗泥浆老化，防塌等多种功能于一身的两性泥浆助剂，主要用于中深井钻探，加量：2.5％；

(9)水解聚丙烯腈胺盐nh4-pan：本品为淡黄色粉末，是一种钻井液用降滤失剂，含有-cooh、-coonh4、-conh4、-conh2、-cn等基团，分子量在10000-50000之间，有降低高压差失水的特殊功能和良好的热稳定性，能改善钻井液流动性，抑制粘土水化分散，具有一定的抗盐能力，由于nh4+页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果和降粘作用，加量为0.8％。

fcls有毒，使用时要戴口罩，完毕要把手洗干净，且fcls是弱酸性，使用前要加烧碱把ph值调到9.5。

磺化褐煤树脂不溶物等于4％，且磺化褐煤树脂含水分等于4.5％，并且磺化褐煤树脂1％水溶液颜色为深褐色而且永不退色。

磺化褐煤的外观为黑色粉末，是褐煤、甲醛及na2co3在ph为9.5的条件下进行磺化反应制得。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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