[发明专利]油田纳米加重剂

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探技术领域，特别涉及一种油田纳米加重剂。

背景技术

随着石油行业勘探开发向深层超深层进军，高密度钻完井技术成为保障钻探作业安全顺利的关键技术之一。高密度钻完井液中需要加入大量的固相加重材料以提高密度，导致了钻完井液中固相含量大，现场应用普遍存在流变性和失水造壁性难以控制的基本矛盾。

钻井工程面临着西部深井﹑超深井的钻探，东部老油田打加密井﹑多分支井提高采收率﹑低渗透油气藏的开发及滩海地区钻大位移井、实现海油陆采等问题，要求钻井液密度更高，抗温和抗各种污染能力更强（饱和盐、石膏、钻屑综合污染）。常规加重剂（如重晶石粉）的粒径通常在10μm～70μm之间，在应用过程中经常出现重晶石沉降速率高、钻井液密度上下不均等现象。为了解决其悬浮问题，通常需加入大量处理剂。但随着处理剂加量的增大，一方面导致钻井液的成本急剧上升；另一方面导致钻井液流变性恶化且难以控制，保持较低的流变参数以有效控制循环当量密度（ECD）和较高的粘切以保证重晶石悬浮性之间的矛盾难以调和，从而严重影响钻井工作。同时，重晶石等固相颗粒对地层岩石孔喉的堵塞也对油气层造成一定的伤害。因此，对传统加重材料进行改性成为目前钻井完井液的研究方向之一，研发一种钻完井用纳米级加重剂就显得尤为重要。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提出一种油田纳米加重剂，可广泛应用于石油勘探钻完井和固井作业中，也可单独作为试油工作液使用，由于在本发明的纳米加重剂中，表面活性剂和分散剂、稳定剂、激发剂不仅对加重材料表面进行了化学改性，加重剂粒子表面形成双电层，颗粒之间的静电斥力增加，颗粒沉降趋势大大减弱，颗粒在溶液中形成胶体，在静电斥力和布朗运动双重作用下，形成一个动力学稳定体系。因此，非常适合在高温、高压、高盐等恶劣环境中使用。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种油田纳米加重剂，其各组分按重量分数配比如下：表面活性剂：1～3份；稳定剂：2～5份；激发剂：5～10份；所述油田纳米加重剂分为液体加重剂和固体加重剂，其中，液体加重剂还包括：水：20～45份；分散剂：1～2份；加重材料：30～60份；固体加重剂还包括：分散剂：0.5～1份；加重材料：90～100份。

所述的表面活性剂选自非离子或阳离子表面活性剂中的至少一种，和阴离子表面活性剂中的至少一种；

所述的表面活性剂选自阴离子表面活性剂中的至少两种。

所述的表面活性剂中非离子表面活性剂包括：烷基硅烷类、聚氧乙烯类、烷基聚氧乙烯类；阴离子表面活性剂包括：烷基磺酸胺醋酸盐类、烷基磺酸盐类；阳离子表面活性剂包括：氯代烷基吡啶、烷基甲基卤烃。

所述的分散剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或两种的混合。

所述稳定剂为多元醇类，如季戊四醇、木糖醇、甘露醇中的两种或三种的混合物。

所述激发剂是一种双电层激发剂

所述的加重材料是铁矿粉、重晶石、碳酸钙中的一种或多种的任意比例混合物。

所述油田纳米加重剂的制备方法为：

对于液体加重剂：将水、表面活性剂、分散剂、稳定剂、激发剂与加重材料混合均匀后，置于纳米生产设备中，在常温下充分研磨至用马尔文2000或同类产品的激光粒度仪测量粒径达到：D50小于1微米为止，将研磨好的物料进行储存即可得到用于石油钻井、完井及试油工作液的液体产品；

对于固体加重剂：将表面活性剂、分散剂、稳定剂、激发剂与加重材料混合均匀置于纳米生产设备中，在常温下充分研磨至用马尔文2000或同类产品的激光粒度仪测量粒径达到：D50小于1微米为止，将研磨好的物料进行干燥，粉碎过筛即可得到用于石油钻井、完井、油基泥浆或固井的固体产品。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明可广泛应用于石油勘探钻完井和固井作业中，也可单独作为试油工作液使用，由于在本发明的纳米加重剂中，表面活性剂和分散剂、稳定剂、激发剂不仅对加重材料表面进行了化学改性，加重剂粒子表面形成双电层，颗粒之间的静电斥力增加，颗粒沉降趋势大大减弱，颗粒在溶液中形成胶体，在静电斥力和布朗运动双重作用下，形成一个动力学稳定体系。因此，非常适合在高温、高压、高盐等恶劣环境中使用，本发明的油田纳米加重剂的优点：

1、本发明加重剂粒径可达纳米级(物料中产品的颗粒粒径D50小于1微米)，比普通加重剂粒径小100多倍；

2、本发明加重剂具有良好的悬浮稳定性，避免了普通加重剂的沉淀问题；