[发明专利]乙烯基聚合物纳米颗粒无粘土相水基钻井液及其制备方法

说明书

本发明属于水基钻井液领域并公开了乙烯基聚合物纳米颗粒无粘土相水基钻井液及其制备方法，包括：乙烯基聚合物纳米颗粒2‑5份、水90‑110份、氯化钠20‑30份、屏蔽暂堵剂1‑5份、包被抑制剂0.2‑0.5份、润滑剂1‑2份、页岩抑制剂1‑3份、NaOH 0.1‑0.3份、加重剂0‑350份（根据密度需要添加）。制备方法包括：一、向水中加入乙烯基聚合物纳米颗粒并均匀搅拌；二、继续加入氯化钠，边加时边进行搅拌；三、再加入屏蔽暂堵剂、包被抑制剂、润滑剂、页岩抑制剂、NaOH、加重剂‑350份（根据密度需要添加），边加时边进行搅拌；四、进行预水化，便得到所述的乙烯基聚合物纳米颗粒无粘土相水基钻井液。本发明提供的水基钻井液使用的成分对环境友好，抗温120℃，适合于一般深井钻井作业。

技术领域

本发明涉及水基钻井液技术领域，具体涉及乙烯基聚合物纳米颗粒无粘土相水基钻井液及其制备方法。

背景技术

随着能源需求的不断增长，非常规能源的勘探、开发越来越受到重视。页岩气是一种非常重要的非常规能源，具有储量巨大、开采周期长、环保清洁等特点。页岩气主要储藏于泥页岩地层，而泥页岩地层具有亲水性，极易吸水膨胀造成垮塌事故。目前在页岩气水平井钻井过程中，为防止泥页岩吸水膨胀造成井壁失稳、井眼垮塌，需要采用油基钻井液进行钻井。油基钻井液采用柴油、白油等作为主要组份，具有使用成本高、环境污染严重、后处理过程困难等特点，所以用高性能的水基钻井液，代替油基钻井液对页岩气藏进行钻井，受到全球范围的广泛关注。

从当前深井、超深井钻井液研究现状来看，常用的深井、超深井钻井液主要有水基和油基两大类。虽然油基钻井液相对水基钻井液有抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定等优点，但是与水基钻井液相比，油基钻井液的配制成本高太多、使用时会对井场附近的生态环境造成一定影响、机械钻速一般也较低。而水基钻井液具有：成本低、配置处理维护较为简单、处理剂来源广且种类多、性能容易控制等优点；所以国内以水基钻井液为主。

将纳米材料引入水基钻井液中，制备具有高效封堵性能和优异流变性能的水基钻井液，被认为是解决水基钻井液钻页岩气水平井的最有效方法之一。但是随着页岩气储藏的钻探地层越来越深，地层温度越来越高，这些常规纳米材料改性水基钻井液体系的耐高温性能，逐渐不能满足要求。鉴于此，如何提供乙烯基聚合物纳米颗粒无粘土相水基钻井液及其制备方法以适应现有技术中矿业勘探领域的迫切需求是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中水基钻井液存在的环保问题以及性能不能满足现有矿业勘探领域需求的难题，而提供乙烯基聚合物纳米颗粒无粘土相水基钻井液及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

设计乙烯基聚合物纳米颗粒无粘土相水基钻井液，由以下重量份的组分制成：乙烯基聚合物纳米颗粒2-5份、水90-110份、氯化钠20-30份、屏蔽暂堵剂1-5份、包被抑制剂0.2-0.5份、润滑剂1-2份、页岩抑制剂1-3份、NaOH 0.1-0.3份、加重剂0-350份（根据密度需要添加）。

优选的，所述的乙烯基聚合物纳米颗粒包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酷和聚乙烯醇。

优选的，所述的页岩抑制剂为无荧光仿沥青材料。

优选的，所述的加重剂为重晶石。

优选的，所述的润滑剂为经改性后的植物油。

设计乙烯基聚合物纳米颗粒无粘土相水基钻井液的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：向室温（约25℃）重量份数为90-110份的水中加入重量份数为2-5份的乙烯基聚合物纳米颗粒并均匀搅拌得到第一搅拌液；

步骤二：向所述的第一搅拌液中继续加入重量份数为20-30份的氯化钠，边加时边进行搅拌，得到中间物；