[发明专利]页岩地层用纤维二氧化硅复合微球和钻井液及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及钻井液领域，公开了一种页岩地层用纤维二氧化硅复合微球和钻井液及其制备方法和应用。所述页岩地层用纤维二氧化硅复合微球包括二氧化硅空心球以及部分包覆在所述二氧化硅空心球的外表面和部分嵌入到所述二氧化硅空心球的内部的纤维，其中，所述二氧化硅空心球的外径为1‑5μm，内径为0.8‑4.7μm；所述纤维的长为5‑10μm，所述纤维的宽为1‑3μm。该页岩地层用钻井液通过在磺化钻井液体系中添加纤维二氧化硅复合微球，能够成功实现对页岩井壁上的微裂缝有效封堵。

技术领域

本发明涉及钻井液领域，具体涉及一种页岩地层用纤维二氧化硅复合微球和钻井液及其制备方法和应用。

背景技术

钻页岩气井的关键在于页岩井段井壁稳定问题，其中核心问题在于如何降低坍塌压力，用低密度钻井液保证井壁稳定、井眼规则、井下安全。钻页岩气井的首要工作就是页岩井段坍塌压力确定和水基钻井液对坍塌压力增加的评价方法，包括水化作用对井壁稳定和坍塌压力的影响，其次选择合理钻井液密度，加强封堵和抑制作用，正确选择水基钻井液类型，最终用低密度水基钻井液保证井壁稳定、井眼规则、井下安全。

针对页岩地层的特殊性，如弱膨胀强分散、微裂缝(微裂隙)和微孔发育、低孔低渗、毛细管效应突出、掉块坍塌突出等问题，首先需要解决的技术问题是如何针对微裂缝进行封堵以防止井筒内的液体通过微裂缝进入到地层中。

因此，研究和开发一种钻井液具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的针对页岩地层微裂缝进行封堵的效果差的问题，以及井筒内的液体易于通过微裂缝进入到地层中的缺陷问题，提供一种页岩地层用纤维二氧化硅复合微球和钻井液及其制备方法和应用，该页岩地层用钻井液通过在磺化钻井液体系中添加纤维二氧化硅复合微球，能够成功实现对页岩井壁上的微裂缝有效封堵。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种页岩地层用纤维二氧化硅复合微球，其中，所述纤维二氧化硅复合微球包括二氧化硅空心球以及部分包覆在所述二氧化硅空心球的外表面和部分嵌入到所述二氧化硅空心球的内部的纤维，其中，所述二氧化硅空心球的内径为0.8-4.7μm，外径为1-5μm；所述纤维的长为5-10μm，所述纤维的宽为1-3μm。

本发明第二方面提供了一种前述所述的页岩地层用纤维二氧化硅复合微球的制备方法，其中，所述的制备方法包括：

(1)将纤维与油/水双重乳液进行第一接触，得到第一混合物；

(2)将所述第一混合物与硅源进行第二接触后静置，得到第二混合物；

(3)将所述第二混合物进行减压抽滤和烘干处理，得到页岩地层用纤维二氧化硅复合微球。

本发明第三方面提供了一种页岩地层用钻井液，其中，所述页岩地层用钻井液含有前述所述的页岩地层用纤维二氧化硅复合微球。

本发明第四方面提供了一种页岩地层用钻井液的制备方法，其中，所述的制备方法包括：

(S1)在搅拌条件下，将水依次与膨润土、磺化酚醛树脂、磺化褐煤和加重剂进行接触，得到磺化钻井液体系；

(S2)将所述磺化钻井液体系与前述所述的纤维二氧化硅复合微球进行接触，得到页岩地层用钻井液。

本发明第五方面提供了一种前述所述的页岩地层用钻井液在微裂缝发育页岩地层的钻井施工的应用。

通过上述技术方案，本发明的技术方案具有的有益效果为：

本发明通过页岩地层用纤维二氧化硅复合微球，并且，通过在磺化钻井液体系中添加该纤维二氧化硅复合微球，能够成功实现对页岩井壁上的微裂缝有效封堵。

具体实施方式