[发明专利]封堵剂组合物和水基钻井液及其应用

说明书

本发明涉及油气钻井领域，具体涉及封堵剂组合物和水基钻井液及其应用。该组合物含有重量比为100：10‑60的改性氧化石墨烯和酰胺类聚合物，其中，所述改性氧化石墨烯为胺类化合物改性的氧化石墨烯，所述胺类化合物为式H₂N‑R‑NH₂所示的二元胺，且R为C1‑C6的亚烷基；所述酰胺类聚合物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元。本发明封堵剂组合物，通过特定含量比的改性氧化石墨烯和酰胺类聚合物的配合，能够在用于水基钻井液中作为封堵剂时，良好地完成对页岩储存孔隙的封堵，而且还兼具对页岩的抑制效果。

技术领域

本发明涉及油气钻井领域，具体涉及封堵剂组合物和水基钻井液及其应用。

背景技术

石油、天然气是一种重要的战略资源，与国家战略、经济民生息息相关。随着全球经济的发展，能源需求不断增长，探索开发非常规油气资源具有十分重要的意义。页岩气作为一种新兴资源，极大地改变了全球的能源供求关系，发展潜力巨大。

在油气资源勘探开发过程中，所钻遇的地层超过75％为泥页岩地层，而90％的井壁稳定问题是泥页岩造成的。页岩储层渗透率低，多为纳米级孔隙，常规的封堵材料，如沥青类、聚合物类、刚性封堵材料等，难以进入纳米级孔隙、形成有效封堵；同时粘土矿物含量高，对钻井液体系的抑制性要求高。油泥泥浆具有强抑制性、较好的润滑性能，常常作为钻进页岩地层的首选，但是其价格昂贵，不利于环境保护，受到较大限制；水基钻井液体系中应用的无机纳米颗粒材料，如纳米级二氧化硅，存在加量大，易于聚集沉淀，封堵效果较差的问题，其抑制性也难以维持页岩井壁稳定。

发明内容

本发明的目的在于针对纳米级孔隙的页岩储存封堵效果而又难以在封堵时兼具抑制效果的缺陷，提供了一种适用于水基钻井液的、兼具良好封堵效果和抑制性能的封堵剂组合物和水基钻井液及其应用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种封堵剂组合物，该组合物含有重量比为100：10-60的改性氧化石墨烯和酰胺类聚合物，其中，所述改性氧化石墨烯为胺类化合物改性的氧化石墨烯，所述胺类化合物为式H₂N-R-NH₂所示的二元胺，且R为C1-C6的亚烷基；所述酰胺类聚合物含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，其中，式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元的摩尔比为1：0.1-0.6：0.2-1，所述酰胺类聚合物的重均分子量为150,000-900,000g/mol：

式(1)式(2)式(3)

其中，R¹为C0-C6的亚烷基；R^1'和R^1″各自独立地为H和C1-C6的烷基；R²、R³、R⁴、R⁵和R⁶中至少有一个为-SO₃M，其他的各自独立地选自H、C1-C6的烷基和C1-C6的烷氧基；R^2′和R^2″各自独立地为H和C1-C6的烷基；R⁷为C1-C6的亚烷基；R^3'和R^3″各自独立地为H和C1-C6的烷基；各个M各自独立地为H和碱金属元素。

本发明第二方面提供一种含有上述组合物的封堵剂。

本发明第三方面提供一种含有上述组合物的水基钻井液。

本发明第四方面提供上述水基钻井液在油气钻井中的应用。

本发明提供的封堵剂组合物，通过特定含量比的所述改性氧化石墨烯和酰胺类聚合物的配合作用，能够在用于水基钻井液中作为封堵剂时，良好地完成对页岩储存孔隙的封堵特别是纳米级孔隙，而且还兼具对页岩的抑制效果。

具体实施方式