[发明专利]一种用于油基钻井液的纳米封堵剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种封堵剂及其制备方法，特别涉及一种用于油基钻井液的纳米封堵 剂及其制备方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

20世纪以来，中国开始了页岩气的勘探与开发，数十年来，已钻几十口页岩气 井。但是，页岩气井普遍存在井壁易坍塌的问题，为了防止页岩气水平井的井壁坍塌， 一般采用油基钻井液，但是使用油基或合成基钻井液都未很好解决井壁坍塌的问题。

页岩气井井壁坍塌的主要原因是井壁失稳，对于具有强抑制能力的油基钻井液来 说，导致页岩井壁失稳的主要原因是由于压差作用使钻井液滤液渗入页岩微裂缝，通 过裂缝网络向深部渗入导致井壁失稳；为了解决页岩井壁失稳，必须提高油基钻井液 的封堵性，特别是对微裂缝的封堵性。

目前的封堵材料有多种，但是页岩气井的井壁的微裂缝的尺寸一般在纳米以内， 因而传统的封堵材料不适用于微裂缝的封堵。

因此，提供一种具有足够刚性、一定弹塑性或膨胀性的纳米级的颗粒对页岩微裂 缝进行封堵是本领域亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于油基钻井液的纳米封堵剂， 该纳米封堵剂可有效封堵纳米级的微裂缝，解决页岩气井的井壁容易坍塌的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于油基钻井液的纳米封堵剂，按重量份 计，该纳米封堵剂包括：苯乙烯10-40份、甲基丙烯酸甲酯20-60份、乳化剂0.3-1.0 份、水130-150份、交联剂1.0-2.0份、氧化还原引发剂0.1-0.2份。

本发明提供的用于油基钻井液的纳米封堵剂，优选地，按重量份计，该纳米封堵 剂包括：苯乙烯20份、甲基丙烯酸甲酯40份、乳化剂0.6份、水140份、交联剂1.8 份、氧化还原引发剂0.12份。

根据本发明的具体实施方案，采用的苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的有效含量大于 99.5％。

本发明提供的用于油基钻井液的纳米封堵剂，优选地，采用的乳化剂包括乳化剂 span-80和/或K12(十二烷基硫酸钠)。

本发明提供的用于油基钻井液的纳米封堵剂，优选地，采用的交联剂包括N,N’- 亚甲基双丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、N-羟甲基丙烯酰胺、聚乙二醇或三羟甲 基丙烷；更优选地，采用的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，采用的N,N’-亚甲基 双丙烯酰胺的有效含量大于99.5％，采用的聚乙二醇的分子量为2000。

本发明提供的用于油基钻井液的纳米封堵剂，优选地，采用的氧化还原引发剂包 括质量比为1:1的亚硫酸氢钠和过硫酸钾，采用的亚硫酸氢钠和过硫酸钾均为分析纯。

本发明提供的用于油基钻井液的纳米封堵剂为具有刚性及柔性的纳米颗粒，粒径 为50nm-300nm，粒径平均值为100nm。

本发明还提供了用于油基钻井液的纳米封堵剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将乳化剂、交联剂和水混合，搅拌均匀，得到混合物；

步骤二：向混合物中加入苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯，在3000r/min-5000r/min的 速率下乳化20-30min，得到预乳液；

步骤三：向20wt％-35wt％(优选为20wt％)的预乳液中加入氧化还原引发剂， 升温至60-80℃反应20-30min，滴入剩余预乳液，继续在60-80℃下反应2h-5h后， 得到所述用于油基钻井液的纳米封堵剂。

本发明制备的用于油基钻井液的纳米封堵剂是一种乳液，不需要经过研磨等预处 理，可直接加入油基钻井液中使用，实际应用时，在进入易坍塌泥页岩地层之前50m 左右，在钻井液中加入钻井液基浆体积的1％-2％的上述纳米封堵剂。

本发明提供的用于油基钻井液的纳米封堵剂及其制备方法的有益效果是：

本发明提供的用于油基钻井液的纳米封堵剂的制备方法，是在一定条件下由氧化 还原引发剂引发苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯及功能性交联单体进行聚合反应，合成具有 一定刚性、韧性的可变形的粒径为纳米级的颗粒的乳液，该制备方法的操作工艺简单；

本发明提供的用于油基钻井液的纳米封堵剂可以有效的封堵纳米级的微裂缝，在 油基钻井液中加入本发明提供的纳米封堵剂可以有效地降低钻井液的API滤失量、高 温高压滤失量和岩心封堵率，以期望对页岩气微裂缝进行封堵，从而有效解决页岩气 水平井井壁坍塌问题；