[发明专利]基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂，包括按质量百分比计算如下组分含量：磺化埃洛石纳米管76.92~80.00%、烷基磺酸钠2.56~2.67%、纳米二氧化硅4.00~5.13%、超细碳酸钙8.00~10.26%、微米纤维5.13~5.33%。本发明首先对埃洛石纳米管进行二甲胺化，随后接枝短链内酰胺，最后在除氧条件下磺化，形成磺化埃洛石纳米管。在此基础上，与纳米二氧化硅、超细碳酸钙以及微米纤维相结合，形成复合纳米微封堵剂，可以有效封堵泥页岩中的纳米孔隙和微裂缝。该封堵剂对钻井液性能影响不大，加量为3.0wt%的条件下，对泥页岩岩心的封堵率超过90%，且该处理剂无毒，对环境无任何不良影响。

技术领域

本发明涉及一种页岩地层钻井专用孔隙、裂缝封堵剂，具体说在页岩地层钻井过程中，由于滤失量较低，往往不能形成有效泥饼，常规降滤失剂以及封堵剂作用不明显，为了最大程度降低钻井液滤液深入地层，需要加入特殊的页岩封堵剂。

背景技术

在油气勘探开发过程中，经常钻井复杂地层，如泥页岩地层，在这种地层钻井过程中，由于渗透率很低，往往难以形成有效的泥饼，阻挡滤液进入地层。因此，在该地层作业时间越长，裸眼浸泡时间越长，进入地层的滤液也就越多，滤液进入后与页岩中的黏土相接触，产生过高的膨胀压，导致复杂的井眼事故。因此，如何在页岩地层钻井期间有效封堵纳米孔隙及微粒微裂缝就成为解决页岩地层井壁稳定的首要问题。目前，国内外开始研究采用纳米颗粒封堵的方法来封堵泥页岩，已经在室内开发出来纳米二氧化硅、纳米二氧化硅、纳米二氧化三铁等纳米颗粒，在实验过程中均见到了一定效果，但都没有解决页岩钻井过程中存在的井壁失稳严重的为题，且现有的大多数降滤失剂和防塌处理剂对这种情况都无能为力。

埃洛石是一种天然铝硅酸盐，属于特种高岭土，具有天然卷曲的层片结构，经过一定处理后，可卷曲为多壁纳米管状结构，其外层主要由二氧化硅组成，内层主要以氧化铝为主，主要化学通式为Al₂[Si₂O₅](OH)₄.nH₂O，SiO₂/Al₂O₃摩尔比为2:1，层间的水分子数量可变，当高温脱水后，其层间距从缩减至其内径一般为8～15nm，外径为50～70nm，长度为0.5～2.0μm。埃洛石可用作离子交换介质，同时还可作为纳米容器使用，负载其他纳米粒子。目前，埃洛石纳米管主要采用聚合物接枝改性，尚无磺化改性的报道。埃洛石纳米管的应用主要在医学的靶向药物传输上，尚无在石油系统中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决页岩钻井过程中存在的井壁失稳严重的为题，提出一种基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂及其制备方法。该发明采用以埃洛石纳米管为主其他纳米颗粒和微米颗粒为辅的封堵方法，通过纳米-微米颗粒复合，形成泥页岩地层高效封堵剂，该方法简单、可靠，处理剂对钻井液常规性能影响不大。

本发明采用技术方案：

一种基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂，包括按如下质量份的组分：磺化埃洛石纳米管76.92～80.00份、烷基磺酸钠2.56～2.67份、纳米二氧化硅4.00～5.13份、超细碳酸钙8.00～10.26份、微米纤维5.13～5.33份。

其中：

所述纳米二氧化硅为亲水性纳米二氧化硅，粒径为10～50nm，包括SJ-801、SJ-1500、SJ-2500、SJ-3500中的一种或几种组合。

所述超细碳酸钙为轻质碳酸钙，包括500目、800目、1000目、1500目和2000目中的一种或几种组合。

所述微米纤维粒径为10～50μm。