[发明专利]一种基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂及水基钻井液

说明书

本发明公开了一种基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂及水基钻井液，属于油气田钻井技术领域。所述基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂主要由弹性石墨、含磺酸根类化合物和酰胺类化合物为主，通过分步法制备得来，具有多个季铵官能团和磺酸根。其中，封堵剂的合成原料易得，合成方法简单可靠。合成的基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂粒径分布在0.2‑4.5μm之间，能够对泥页岩井壁中的纳、微米孔缝进行有效封堵。该封堵剂可直接加入水基钻井液中，其配伍性能良好，能够有效阻止钻井液向地层内部渗透，进而稳定井壁、防止坍塌，具有良好的封堵降滤失效果。

技术领域

本发明涉及油气田钻井技术领域，具体涉及一种基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂及包含有该封堵剂的水基钻井液。

背景技术

在石油与天然气资源开发的过程中，深层页岩气的开采一直是研究人员的研究热点。井壁失稳严重影响钻井施工进度，威胁钻井安全，对于孔隙、裂缝发育或破碎性地层，易发生井壁失稳问题，加强钻井液的封堵能力是提高井壁稳定性的途径之一。深部地层渗透率低，普遍存在纳、微米级孔缝，钻井液会沿着孔缝进入地层深部，造成井壁失稳，对于深层油气藏开发，封堵材料的尺寸是关键，然而常规封堵剂粒度过大，难以对其进行有效封堵。井筒压力的变化将引起孔缝大小的变化，孔缝动态变形会对封堵层造成破坏，非弹性封堵剂形成的封堵层不能适应孔缝变形，这将影响封堵效果；弹性封堵剂能够更好地适应孔缝变形，封堵效果稳定。同时，上提钻柱时，由于抽汲作用使井内液柱压力降低，当封堵材料对井壁的吸附性不强时，裂缝中的封堵材料有可能在抽汲压力的作用下被驱替出来。因此，研究了适用于水基钻井液的封堵材料-基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂及包含有该封堵剂。

弹性石墨是一种具有密度小、能被高度压缩、失去压力后又能回复的新型石墨材料，能够在压力下变形进入微孔缝实现封堵功能，对其进行亲水改性便能很好的分散在钻井液中。弹性石墨本身具有耐高温的性能，在其基础上接枝磺酸官能团可以增加其抗盐能力，在高盐环境中也能保持良好的封堵效果；多季铵官能团结构的引入能够增强封堵剂对地层的吸附能力，提高弹性石墨在大孔缝中的架桥能力和小孔缝中的封堵性能；同时也可以在岩层表面形成滤膜，减少液体的入侵。将弹性石墨研磨成纳米级大小，可进入纳、微米级的微孔缝实现有效封堵，弹性石墨因其优异的性能将成为未来封堵剂的研究热点。

发明内容

针对目前常规封堵剂无法有效封堵页岩中的微裂缝而导致的井壁失稳问题，本发明提供了一种基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂，其粒径能够达到纳米级，能够有效对页岩地层中的微米级、纳米级孔缝进行封堵，从而达到稳定井壁的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂，其特征在于，所述基于弹性石墨的强吸附耐盐型封堵剂其制备步骤如下：

S1、a.称取2.5-3g研磨至200nm的弹性石墨粉，加入60-80ml浓硫酸在温度为-2～0℃冰浴中搅拌反应25-35min，然后加入2-2.5g硝酸钠继续搅拌25-35min；b.缓慢加入8-10g高锰酸钾，控制温度不超过20℃，搅拌2-2.5h；c.将温度升高至30-40℃，放置2-2.5h，然后滴加150mL去离子水，再将温度升至96-99℃，待出现金黄色悬浮液后，加入18-20mL的双氧水，之后加入150mL的去离子水，超声分散1h；d.反应结束后，放入离心机中，使用5000rpm离心5min，然后过滤，之后用去离子水和无水乙醇洗涤固体物质3次，最后，将固体60℃真空干燥24h，得到氧化弹性石墨；