[发明专利]一种用于稳定泥页岩地层的微纳米钻井液及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于稳定泥页岩地层的微纳米钻井液及其应用。

背景技术

井壁失稳一直是困扰石油工业界的一个大问题，在世界许多油田都存在，一直没有能够很好的解决。据保守估计，井壁失稳每年约给世界石油工业造成5-6亿美元的损失，消耗的时间约占钻井总时间的5-6%，这对海上钻井将会是一个更大的损失。据国内外数百口井的统计说明，所钻泥页岩地层占所钻总地层的70％，而90％以上的井塌发生在泥页岩地层，其中硬质泥页岩地层约占三分之二，软质泥页岩地层约占三分之一。由于这些地区地层所造成的井壁不稳定，还影响钻井速度与测井、固井质量，还使部分地区无法钻达目的层，影响勘探目的的实现。因此如何对泥页岩实施有效封堵达到维持井壁稳定的钻井液研究将具有十分重要的意义。

硬质泥页岩表面致密，孔喉半径大多分布为纳米级，钻井液中的自由水极易在正压差条件下通过毛细管力和渗透压差进入泥页岩的纳米级微孔缝，在粘土矿物水化膨胀压的作用下，加剧微孔缝的开启，形成微米级微裂缝和微裂隙，宏观上表现为钻井过程中的泥页岩剥落掉块。

目前为了加强钻井液对易坍塌地层和渗透性地层的封堵能力，最常用的方法就是采用“物理桥堵”的封堵材料，主要包括纤维类、不同级配固相颗粒(如超细碳酸钙)以及可变形材料(如沥青类等)，近几年又出现了无渗透剂、超低渗处理剂等。这些封堵材料的粒径主要为微米级，对砂岩孔隙具有较好的封堵作用，但由于与泥页岩纳米级的孔喉分布难以匹配，很难对泥页岩产生有效封堵，泥页岩的剥落掉块问题始终没有得到很好的解决。

因此亟需找到一种新的泥页岩地层稳定用微纳米封堵钻井液，这对于提高油井勘探开发效益具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较好的流变性、封堵性能的稳定泥页岩地层用微纳米封堵钻井液。

本发明提供一种钻井液，该钻井液含有膨润土、微纳米固壁剂、纳米胶束封堵剂和水，所述微纳米固壁剂为丙烯酸酯系微纳米乳液，所述纳米胶束封堵剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物。

本发明还提供一种所述钻井液作为稳定泥页岩地层用微纳米封堵钻井液的应用。

本发明的钻井液具有较好的流变性、封堵性能。例如，实施例1制备的钻井液的常温中压滤失量为3ml，120℃高温高压滤失量为8ml，20h内在模拟泥页岩岩心中无压力传递发生。使用本发明的钻井液能够显著的提高对泥页岩的封闭性，阻止钻井液自由水对泥页岩地层的侵入。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种钻井液，其特征在于，该钻井液含有膨润土、微纳米固壁剂、纳米胶束封堵剂和水，所述微纳米固壁剂为丙烯酸酯系微纳米乳液，所述纳米胶束封堵剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物。

在本发明中，所述膨润土可以是以蒙脱石为主的粘土矿，其可提高钻井液的悬浮稳定性。所述膨润土的种类为本领域技术人员公知，可以为钠基膨润土和/或钙基膨润土，优选为钠基膨润土。所述水可以是淡水也可以是海水。

在本发明中，以100重量份水为基准，所述膨润土的含量可以为1-5重量份，优选为3-5重量份，所述微纳米固壁剂的含量可以为2-5重量份，优选为2.5-3.5重量份，所述纳米胶束封堵剂的含量可以为1-3重量份，优选为1.5-2.5重量份。

在本发明中，所述微纳米固壁剂的液滴粒径可以分布在100-1000nm，液滴平均粒径可以为300-450nm，优选为350-400nm。

在本发明中，液滴粒径通过济南微纳颗粒仪器股份有限公司的Winner80纳米激光粒度测定仪测定。液滴平均粒径是指液滴体积平均粒径。

所述丙烯酸酯系微纳米乳液选自丙烯酸甲酯微纳米乳液、丙烯酸乙酯微纳米乳液、丙烯酸丁酯微纳米乳液、甲基丙烯酸甲酯微纳米乳液、甲基丙烯酸乙酯微纳米乳液、甲基丙烯酸丙酯微纳米乳液和甲基丙烯酸丁酯微纳米乳液中的一种或多种。

优选地，丙烯酸酯系微纳米乳液为丙烯酸甲酯微纳米乳液。

在本发明中，所述纳米胶束封堵剂的液滴粒径可以分布在1nm-100nm，液滴平均粒径可以为30-60nm，优选为40-50nm。

所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物的重均分子量可以为3000-7000，优选为4000-6000，浊点可以为40-80℃，优选为50-70℃。