[发明专利]一种基于纳米二氧化硅材料的泡沫钻井液

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气钻井与地质钻探等领域所使用的钻井液，具体属于一种可循环使用的三相水基泡沫钻井液。

背景技术

在低压漏失地层钻进过程中，使用传统的水基钻井液无法实现近平衡或欠平衡钻进，且会对储层存在不同程度的伤害；采用空气钻进对储层伤害小，但实施工艺复杂且成本较高。泡沫钻井液是采用某些表面活性剂与聚合物结合在一起产生泡沫，形成一种可以阻止或延缓钻井液侵入地层的泡沫网络。它的低密度与低液柱压力特性，可以与地层压力具有很好的适应性。另外，泡沫钻井液具有良好的防漏堵漏的效果，固井质量高。

泡沫钻井液的的两个基本参数是发泡体积和半衰期。为了使泡沫钻井液具有较大的发泡体积和较长的半衰期，通常会添加各种表面活性剂作为发泡剂并同时添加高分子聚合物作为稳泡剂。但是随着地质钻探工作往钻孔更深、地质条件更复杂的方向发展，普通的泡沫钻井液无法满足一些钻探工程中的严格要求。

目前，中国发明专利（专利号201210310014.4）公开了一种泡沫钻井液，包括如下组分，各组分按质量百分比计：发泡剂为0.5～2.0%、稳泡剂为0.2～0.5%、泥页岩抑制剂为2～10%、泥页岩稳定剂为0.2～1.0%，余量为水；且泡沫钻井液的pH值为8～10。但是，该体系中并不含有纳米材料；

中国发明专利（专利号ZL201010131856.4）公开了一种抑制泥页岩膨胀的改性纳米钻井液处理剂，该发明是用硅烷偶联剂接枝在纳米SiO₂上，并接枝聚合丙烯酰胺，形成长链的接枝纳米SiO₂，称为改性纳米SiO₂，将该纳米SiO₂颗粒均匀、稳定的分散在钻井液中形成改性纳米钻井液。不过，该钻井液并非泡沫钻井液，而且纳米SiO₂主要起降滤失、抑制泥页岩膨胀的作用。

发明内容

本发明提供了一种基于纳米二氧化硅材料的泡沫钻井液，纳米二氧化硅可以增加泡沫钻井液的发泡体积和半衰期、封堵地层纳米级孔隙以减小水分对岩石的侵蚀，同时这种泡沫钻井液具有较好的流变性和防漏堵漏性能，可以满足低压地层钻进岩屑携带和井壁稳定的要求。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种基于纳米二氧化硅材料的泡沫钻井液，至少包括以下组分，各组分的质量百分比为：发泡剂0.1～0.3%，稳泡剂0.1～0.3%，纳米材料0.05～0.125%，余量为水，所述的纳米材料为粒径为10～20nm的纳米二氧化硅颗粒。

发泡剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。

稳泡剂为羧甲基纤维素或黄原胶。

纳米二氧化硅颗粒以纳米二氧化硅的分散液的形式添加于钻井液中，且纳米二氧化硅的分散液中纳米二氧化硅颗粒的质量百分比为28～32%。

纳米材料在钻井液中的质量百分比为0.075%。

本发明中所提供的泡沫钻井液由于添加有纳米材料，纳米材料能封堵地层的纳米级孔喉，因此可以减少水分对岩石的侵蚀；纳米材料同时还能够增加泡沫钻井液的发泡体积并且延长泡沫的半衰期。该泡沫钻井液在钻进时与地层压力相适应相平衡，并且流变性好，满足岩屑携带要求，适用于低压底层钻进。

附图说明

图1为实施例1中纳米二氧化硅含量对发泡体积和半衰期的影响曲线；

图2为实施例2中纳米二氧化硅含量对发泡体积和半衰期的影响曲线；

图3为实施例3中纳米二氧化硅含量对发泡体积和半衰期的影响曲线；

图4为实施例4中纳米二氧化硅含量对发泡体积和半衰期的影响曲线；

图5为实施例5中纳米二氧化硅含量对发泡体积和半衰期的影响曲线；

图6为实施例6中纳米二氧化硅含量对发泡体积和半衰期的影响曲线；

图7为实施例7中纳米二氧化硅含量对发泡体积和半衰期的影响曲线；

图8为实施例8中纳米二氧化硅含量对发泡体积和半衰期的影响曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明。

以下实施例主要反映：（1）纳米材料稳定的泡沫钻井液的流变参数；（2）纳米二氧化硅加量对泡沫钻井液发泡体积和半衰期的影响。

实施例1：

本实施例中所提供的基于纳米二氧化硅材料的泡沫钻井液包括水、发泡剂、稳泡剂和粒径为10～20nm的纳米二氧化硅颗粒，其中发泡剂选用十二烷基苯磺酸钠，稳泡剂选用羧甲基纤维素。

本实施例中提供的基于纳米二氧化硅材料的泡沫钻井液的制备方法如下：