[发明专利]油田钻井液用纳米封堵剂的制备方法、封堵剂与油田钻井液

说明书

本发明提供了一种油田钻井液用纳米封堵剂及其制备方法与应用，该封堵剂是由乙酰乙酸乙酯丙二醇缩酮、水、司盘80、丙二醇甲醚、乙酸乙酯按照78~88:10~15:4.0~6.0:3.0~5.0:5.0~7.0的重量比乳化而成的改性缩酮。本发明的封堵剂制备方法简单，加入各原料彻底混合均匀即可，流动性好，封堵地层微裂缝尤其是纳米级微裂缝效果显著，加入到油田钻井液中，可改善泥饼，稳定井壁，防止垮塌，有效解决井壁失稳、垮塌等问题。

技术领域

本发明涉及油田钻井液材料技术领域，具体涉及一种油田钻井液用纳米封堵剂改性缩酮NAX50及其配制的油田钻井液。

背景技术

面对石油天然气勘探开发过程中日益复杂的地质条件，对井壁的稳定性提出了更高的要求，在钻井过程中，钻井液滤液在压差作用下容易通过微小孔隙进入地层内部，水力压力在微裂缝中的传递作用造成裂缝发展，使得井壁稳定性变差，严重时带来井壁垮塌等钻井事故。所以，需要在钻井液中加入封堵剂，以改善泥饼质量，封堵地层微裂缝，提高井壁的稳定性。地层微裂缝的产生，往往是从纳米级孔隙开始，在水力压力传递作用下孔隙发展长大，所以在纳米微裂缝开始产生时进行有效封堵，封堵防塌效果最佳。

目前常规封堵剂多为改性沥青类，包括磺化沥青与乳化沥青，这些沥青类封堵剂粒子粒径多处于微米级及微米级以上，粒径较大难以对纳米级微裂缝进行有效封堵。当初始产生的纳米级微裂缝不能及时封堵时，微裂缝发展长大导致地层强度变差，即使后面有大小匹配的粒子封堵，封堵效果依然很差，不能有效封堵防塌。

CN111793478A公开了“一种水基钻井液用纳米封堵剂”，采用粒径尺寸为10~120纳米的金属氧化物磁性纳米粒子，但变形性差，进入微小裂缝难度增加。CN108300433A公开了“一种钻进页岩水平井用纳米复合封堵剂及其制备方法”，粒径保持在500nm以内，不聚集结团，而且具有刚性和柔性变形的特点，其D₅₀大于100nm，D₉₀小于500nm。油田钻井，尤其是页岩气钻井，其初始裂缝多为纳米级（1~100nm），因此上述封堵剂只有小量能够进入初始裂缝。这主要是制备小于100nm的无机和有机聚合物颗粒难度较大，因此现有技术未能很好地解决初始裂缝的封堵问题。这就要求有100纳米以下封堵剂来封堵微裂缝以保持井壁稳定，为此，我们开发出了一种钻井液用纳米封堵剂，其100nm以下的纳米级颗粒含量可达50%以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种油田钻井液用纳米封堵剂，100纳米级颗粒含量50%以上，添加到钻井液体系中能够封堵地层微裂缝、改善泥饼，较好地稳定井壁，可有效解决井壁失稳、垮塌等问题。

本发明的另一目的在于提供所述纳米封堵剂的制备方法，其工艺简单，其所制备的封堵剂具有良好的性能。

本发明的另一目的在于提供所述封堵剂的应用。

为达上述目的，本发明提供了一种制备油田钻井液用纳米封堵剂的方法，该方法包括如下步骤：

将乙酰乙酸乙酯丙二醇缩酮、水、司盘80、丙二醇甲醚、乙酸乙酯按照重量比78~88:10~15:4.0~6.0:3.0~5.0:5.0~7.0在常温常压下搅拌1~1.5小时，得到的胶体产品即为纳米封堵剂改性缩酮。

在充分搅拌下，乙酰乙酸乙酯丙二醇缩酮与水在乳化剂司盘80、辅助乳化剂丙二醇甲醚和乙酸乙酯作用下，乳化成乳状液胶体，其胶体颗粒范围可达1~100纳米，并且该封堵剂分子链上含有碳氧键，能吸附在地层粘土颗粒上，使泥饼更致密，封堵效果更显著。

除特别注明外，本发明中所述比例与百分含量均为重量比例或百分含量。

另一方面，本发明提供了一种钻井液用纳米封堵剂改性缩酮，其是根据本发明所述的方法制备得到的。

根据本发明的具体实施方式，本发明所述的钻井液用纳米封堵剂改性缩酮，具有如下特性：