[发明专利]一种强封堵钻井液组合物及其制备方法和其应用

说明书

本发明涉及钻井液领域，公开了一种强封堵钻井液组合物及其制备方法和其应用。其中，该强封堵钻井液组合物含有水、膨润土、Na₂CO₃、页岩抑制剂、降滤失剂、降粘剂、防塌剂、纳米封堵剂、润滑剂和加重剂，其中，所述页岩抑制剂为改性沥青GLA，防塌剂为超细碳酸钙C80，所述纳米封堵剂为聚乙二醇表面改性的纳米石墨烯。本发明采用页岩抑制剂改性沥青GLA、防塌剂超细碳酸钙C80和纳米封堵剂能够对深井大位移水平段页岩地层微纳米裂缝实现有效封堵，阻断钻井液液相进入裂缝，在近井壁形成持久致密的封堵屏障，进而阻止孔隙压力传递、降低水力尖劈效应，防止掉块，实现地层有效防塌，保持地层稳定。

技术领域

本发明涉及钻井液领域，具体涉及一种强封堵钻井液组合物及其制备方法和其应用。

背景技术

页岩地层属硬脆性地层，微孔缝发育、水敏性强，在深层大位移水平井、丛式水平井钻井过程中，极易发生井塌、缩径等井壁不稳定事故。虽然油基钻井液有利于保持井壁稳定，且最大限度地保护储层，被广泛应用于页岩气水平井钻井，但是其导致钻屑污染严重、处理难度大及成本高昂，且与其相配套的施工工具、堵漏材料等技术尚不成熟，严重限制了其大规模应用。而使用传统的水基钻井液，对页岩地层非均质微纳米孔缝的封堵能力不够，难以满足安全高效钻井的施工要求。

传统的封堵材料粒径较大且形状与裂缝不相匹配，难以进入页岩地层微纳米孔缝，封堵效果较差。纳米材料凭借其粒径极小、分散性和稳定性较好的特点，能够进入纳米级孔缝中，配合微米级封堵材料，协同作用，实现有效封堵，增大地层承压能力，保持井壁稳定。但是，传统的纳米封堵材料种类较少，且极易出现团聚现象，导致颗粒尺寸增大，影响钻井液整体性能。

页岩气资源前景广阔、开发潜力和经济社会价值巨大，大规模开发有利于保障国家能源安全。因此，制备一种新型纳米封堵剂并建立一种适用于深井大位移水平段页岩地层钻井用的强封堵低污染水基钻井液，对保持井壁稳定、提高页岩气水平井钻井施工效率、减少井下复杂情况发生具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中关于使用水基钻井液钻进页岩深井大位移水平段井壁坍塌失稳和使用常规封堵材料封堵页岩微纳米裂缝效果不理想的问题。常规封堵材料粒径较大且与裂缝不匹配，很难进入页岩微纳米裂缝，且极易产生团聚现象，使颗粒尺寸变大，影响钻井液整体性能。鉴于此，特提供一种强封堵钻井液组合物及其制备方法和其应用，该强封堵钻井液组合物能够对深井大位移水平段页岩地层微纳米裂缝实现有效封堵，阻断钻井液液相进入裂缝，在近井壁形成持久致密的封堵屏障，进而阻止孔隙压力传递、降低水力尖劈效应，防止掉块，实现地层有效防塌，保持地层稳定。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种强封堵钻井液组合物，其中，该强封堵钻井液组合物含有水、膨润土、Na₂CO₃、页岩抑制剂、降滤失剂、降粘剂、防塌剂、纳米封堵剂、润滑剂和加重剂，其中，所述页岩抑制剂为改性沥青GLA，所述防塌剂为超细碳酸钙C80，所述的纳米封堵剂为聚乙二醇表面改性的纳米石墨烯。

本发明第二方面提供了一种前述的钻井液组合物的制备方法，其中，该方法包括：

(S1)将膨润土进行预水化处理；

(S2)将步骤(S1)得到的预水化处理后的膨润土与所述页岩抑制剂、所述降滤失剂、所述降粘剂、所述防塌剂、所述纳米封堵剂、所述润滑剂和所述加重剂依次混合。

本发明第三方面提供了一种前述的钻井液组合物或者前述所述的制备方法制备的钻井液组合物在钻遇深井大位移水平段页岩地层中的应用。