[发明专利]一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用，对孔隙、微裂缝均具有优异的封堵性能，对页岩的微裂缝具有良好的封堵效果的水基钻井液用封堵剂，该封堵剂可以有效降低减少孔隙压力传递 、减少压差卡钻。

背景技术

随着国内外对以页岩气为标志的非常规气藏的大规模开发的进行，油基钻井液的应用越来越广泛。与传统的水基钻井液相比，油基钻井液因其良好的抑制性能、润滑性能、流变性能在页岩气钻探中得以广泛应用。

但油基钻井液普遍存在污染重，油基钻屑处理困难，油基钻井液使用成本高的问题。与油基钻井液相比，水基钻井液具有污染小、成本低等优点。页岩气水平井可以采用油基钻井液和合成基钻井液，也可以采用强抑制性水基钻井液，要求其关键是确保井壁稳定、润滑、防卡和井眼清洁。

对于水基钻井液，保证井壁稳定性的关键是提供良好封堵能力。页岩的失稳机理及特点主要有以下几点：孔隙压力扩散是导致井壁失稳的根本原因；泥页岩矿物颗粒间微孔隙自吸水后产生较强水化作用，促使次生微裂缝的产生、扩展与连通，自吸水产生次生裂缝是硬脆性泥页岩地层井壁失稳的主要原因之一；井眼压力与孔隙压力之差、钻井液与孔隙流体的化学势差、毛细管压力致使滤液进入地层。封堵方面，要求钻井液能够封堵住泥页岩矿物颗粒间微孔隙，防止次生微裂缝的产生，同时保持尽可能低的滤失量。以往常规的封堵剂难以封堵微孔隙、微裂缝，导致滤液进入地层，造成井壁失稳。

在页岩气勘探开发过程中为了获得较高产量大多采用水平井模式。为增强防塌性能及井控要求通常采用高密度钻井液。这时钻井液在流变性调控方面的问题显得尤为突出，常规封堵剂用量大，且对高密度钻井液具有较强的增粘作用，易导致钻井液稠化，丧失流动性。

发明内容

本发明的目的是提供一种水基钻井液用封堵剂及其制备方法和应用，克服现有水基钻井液封堵剂存在的封堵性弱、特别是对孔隙、微裂缝封堵效果差、与高密度钻井液配伍性差、抗温性能不佳的问题。

本发明的技术方案是：一种水基钻井液用封堵剂，由以下重量百分比的组分组成：

屏蔽暂堵剂，10～30%；增粘剂，1.0～5.0%；抗冻剂，2～10%；纳米级二氧化硅分散液，60～80%。

所述屏蔽暂堵剂是由丁二烯、苯乙烯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按照质量百分比3：1：1合成的聚合物。

所述增粘剂是硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸铝中的一种或其中两种的混合物。

所述抗冻剂是乙二醇、丙三醇中的一种或两种的混合物。

所述纳米级二氧化硅分散液中二氧化硅的粒径范围是10～50nm。

一种水基钻井液用封堵剂的制备方法，取纳米级二氧化硅分散液加入反应容器，在80℃、60～120r/min条件下，边搅拌边向纳米级二氧化硅分散液中加入屏蔽暂堵剂，并搅拌30 min，然后向溶液中加入增粘剂，维持温度70℃，继续搅拌20 min后停止加热，最后加入抗冻剂，继续搅拌10 min，冷却至室温，完成水基钻井液用封堵剂的制备，

以上原料的加入均按照配方量加入。

一种水基钻井液用封堵剂的应用，所述封堵剂用于制备水基钻井液，封堵页岩和碳质泥岩的裂缝、微裂缝，水基钻井液是由以下质量百分比的组分混合均匀制得：3%封堵剂、1%低粘聚阴离子纤维素、2%羧甲基淀粉、0.2%氢氧化钠、5%氯化钾、3%磺化沥青、10%重晶石和75.8%水。

本发明提供的这种水基钻井液用封堵剂与常规的钻井液封堵剂相比具有下列突出优势：

1、优异的封堵性能、能够有效封堵页岩、碳质泥岩的裂缝、微裂缝，满足页岩、碳质泥岩对钻井液防塌性能的要求，使其防塌性能与油基钻井液相当；

2、具有良好的降滤失性能，能够降低水基钻井液的常温常压滤失量和高温高压滤失量，快速形成泥饼，有助于改善泥饼质量；

3、配伍性好，在高密度水基钻井液中已具有良好的配伍性能，对钻井液的流变性影响小，不会显著增加高密度钻井液的粘切，有利于流变性调控；

4、抗温性能好，高温下亦能提供优异的封堵效果，热稳定性好高温不易分解。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1 是含有封堵剂的钻井液与传统钻井液的封堵性能对比图；

图2 是加入封堵剂形成的泥饼；

图2-1是未加入封堵剂形成的泥饼；

图3 是空白基浆与加入不同含量封堵剂基浆的第一滴滤液滴出时间的对比图；