[发明专利]一种页岩气水基钻井液用纳米封堵剂的室内评价方法

说明书

本发明公开了一种页岩气水基钻井液用纳米封堵剂的室内评价方法，其评价方法包括以下步骤：(1)超低渗地层“模拟岩心”的制备及纳米封堵剂渗透率降低率测定；(2)纳米封堵剂的粒径分析；(3)微观形貌分析：首先成功制备了纳、微米级孔缝的超低渗透“模拟岩心”(渗透率达10^‑4mD)，再通过高温高压滤失量的测定获得纳米封堵剂加入后“模拟岩心”的渗透率降低率，考察纳米封堵剂的封堵性能，利用激光粒度仪分析纳米封堵剂的粒级大小是否与微、纳米地层孔缝相匹配，最后采用环境扫描电子显微镜观察纳米封堵剂加入前后滤饼、滤液的微观形貌，验证纳米封堵剂在体系中的分散稳定性，并进一步研究纳米封堵剂的封堵机理。

技术领域

本发明属于油气井工程技术领域，具体涉及一种页岩气水基钻井液用纳米封堵剂的室内评价方法。

背景技术

随着页岩气开采的需求量的日益增加，环保压力及开采成本的要求下，水基钻井液替代油基钻井液已成为必然的发展趋势，页岩气地层属于超低渗透地层(渗透率低至10^-4mD)，富含纳-微米级孔缝，易水化，特别是在水平井钻井过程中，水基钻井液的滤液渗入地层极易引起井壁坍塌等井壁失稳问题。因此，页岩气开采水基钻井液研制中必须要具有能够对纳-微米级孔缝进行有效封堵的材料，而纳米材料的尺度大小刚好能与页岩气超低渗透地层相匹配，可以进入到页岩地层的纳-微米级孔缝，对其实现有效封堵，降低滤液向地层的渗漏，推动水基钻井液在页岩气开采中应用，近年来，纳米材料是被认为是可作为纳米封堵剂用于页岩气水基钻井液中的有效封堵材料。

但目前，实验室内并没有针对于纳米封堵剂在页岩水基钻井液应用的效果评价方法，无法对不同纳米材料的封堵性能进行有效的评价，极大地限制了实现纳米封堵剂在水基钻井液特别是在页岩水基钻井液中的应用，建立页岩用水基钻井液纳米封堵剂的室内评价方法是关键，因此提出了建立一种能够有效快速分析纳米封堵剂封堵性能的室内评价方法，该评价方法建立在水基钻井液封堵性能评价方法基础上，通过基浆的配制及高温高压滤失方法来获得低渗透“模拟岩心”，再对纳米封堵剂加入前后渗透率的测定来直接获得其封堵效果，并结合粒度分析及表面分析等手段来全面地分析评价纳米封堵剂的封堵性能，该评价方法是简单并具有较好的重复性，能够直接有效地反映纳米封堵剂对低渗透地层的封堵效果，是实现纳米封堵剂在页岩气水基钻井液中应用的评价基础，并进一步推进纳米封堵剂的实际应用，实现页岩气开采中油基向水基钻井液的转变。

发明内容

本发明针对上述提到的页岩气水基钻井液用纳米封堵剂的封堵性能室内评价方法建立的必要性，建立一种页岩用水基钻井液纳米封堵剂的室内评价方法，该方法主要通过“模拟岩心”的制备来实现，即采用高温高压滤失仪制备得到具有微-纳米级孔缝的超低渗泥饼，通过“模拟岩心”来实现对纳米封堵剂的封堵性能的评价，该评价方法能够有效地获得纳米封堵剂对微-纳米级孔缝地层的封堵效果。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

一种页岩气水基钻井液用纳米封堵剂的室内评价方法，包括以下步骤。

(1)超低渗地层“模拟岩心”的制备及纳米封堵剂渗透率。

a.“模拟岩心”用标准浆的制备。

将一定体积的水加热至60～70℃，在搅拌过程中加入10wt％膨润土与5wt％碳酸钠(以膨润土为基准)，再向基浆中加入5wt％的处理剂SMC，搅拌均匀后继续向浆体中加入5wt％SMP-1，然后将基浆加热至60～70℃，加入100g重晶石并搅拌均匀后，放置24h备用。

b.“模拟岩心”的制备。