[发明专利]一种纳米乳液封堵剂的合成及水基钻井液

说明书

本发明公开了一种纳米乳液封堵剂的合成及水基钻井液。该水基钻井液所用封堵剂为纳米乳液，所述纳米乳液封堵剂合成原料包括苯乙烯、丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺类化合物；所述钻井液包含有本发明的纳米乳液。本发明的纳米乳液作为纳米封堵剂，其粒径分布在25‑60nm之间，能够有效的封堵泥页岩井壁中纳米尺寸的孔隙，从而可以有效稳定井壁、防止垮塌；本发明所使用的水基钻井液在泥页岩地层条件下的流变性、稳定性以及封堵性等方面性能良好。

技术领域

本发明涉及油气田钻井技术领域，具体涉及一种纳米乳液封堵剂及其包含有该纳米封堵剂的水基钻井液。

背景技术

在页岩气水平井钻井的过程中，井壁失稳一直是困扰石油钻井的技术难题。由于页岩的水敏性强，地层裂缝发育，如何通过钻井液技术抑制泥页岩黏土水化膨胀、封堵页岩微细、微纳米孔缝，防止钻井液或者滤液进入地层，降低因水化或毛细管力对页岩地层造成的影响，防止页岩井壁坍塌从根本上解决页岩钻井中的井壁稳定问题。因此，有效的封堵裂缝便成了目前页岩水基钻井液研究的难点。

泥页岩地层孔隙尺寸小，渗透率低。钻井过程中，对近井壁的纳米裂缝进行有效封堵是避免井壁失稳的有效手段之一。泥页岩地层的孔隙尺寸属于纳米级尺度，要实现对纳米级孔隙的有效封堵就必须采用纳米级尺寸的封堵材料。而目前国内外钻井工程常用的是沥青类和乳化石蜡封堵剂，这类材料颗粒粒度都较大，对于裂缝缝隙尺寸较大的地层封堵效果较好，但是与纳米裂缝之间不能形成尺寸匹配，不能形成良好的内泥饼，所以不能实现对纳米裂缝地层的有效封堵。

发明内容

针对目前常规封堵剂无法有效封堵泥页岩中的裂缝而导致的井壁失稳问题，本发明提供了一种纳米乳液封堵剂，其粒径为纳米级，能够有效对泥页岩地层中的纳米级裂缝进行封堵，从而达到稳定井壁的目的。且研制了一种能适用于页岩地层的新型纳米封堵水基钻井液替代油基钻井液能够解决井壁稳定、储层污染等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种纳米乳液封堵剂及其水基钻井液。所述纳米乳液封堵剂的原料包括为苯乙烯、丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺类化合物、偶氮类引发剂、复合乳化剂，所述纳米乳液封堵剂的制备步骤如下：

首先，称取乳化剂于反应器中，并加入去离子水使之溶解，通氮气20-30min后，再称取苯乙烯、丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺类化合物于反应器中，并用20-25％的NaOH水溶液将体系pH值调节到6.5-7.5之间，接着将反应器升温至50-60℃，再加入引发剂反应4-5h，得到纳米乳液封堵剂。

所述乳化剂为复配乳化剂吐温80和司班80；

所述丙烯酸酯类化合物为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种；

所述丙烯酰胺类化合物为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-苄基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺中的一种；

所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈中的一种。

所述复配乳化剂吐温80和司班80的质量比为1:2-2.2；

所述丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺类化合物、苯乙烯的质量比为1:2-2.2:3-3.2；

所述乳化剂的加量为丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺类化合物以及苯乙烯三种单体总重量的1-2％；

所述引发剂的加量为丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺类化合物以及苯乙烯三种单体总重量的1-3％。

本发明的另一种目的是提供一种水基钻井液，所述钻井液添加有本发明所述的纳米乳液封堵剂。