[发明专利]纳米石墨烯及其制备方法与应用以及油基钻井液

说明书

本发明涉及油田化学领域，公开了一种纳米石墨烯及其制备方法与应用以及油基钻井液，纳米石墨烯的制备方法包括：(1)将原料石墨、第一氧化剂和插层剂接触进行第一反应，得到改性石墨；(2)将所述改性石墨、酸和第二氧化剂接触进行第二反应，得到石墨烯预产物；(3)将所述石墨烯预产物进行气流剥离。所提供的纳米石墨烯作为封堵材料在油基钻井液中具有较好的分散效果，承压能力强，能够在较低浓度下有效封堵地层中的纳米级孔隙，延缓孔隙压力传递，提高地层承压能力。所提供的油基钻井液具有良好的流变性，封堵率高，可以大幅提高井壁稳定能力，利于优质安全高效钻井。

技术领域

本发明涉及油田化学领域，具体涉及一种纳米石墨烯及其制备方法与应用以及油基钻井液。

背景技术

井壁失稳是困扰钻井液领域多年亟待解决而又未解决好的重大工程难题，井壁的不稳定会造成井塌、卡钻和井漏等井下复杂情况，严重影响钻井质量与进度。井壁失稳主要发生在含裂隙的泥页岩地层，该类地层大多存在闭合或开启的层理和微裂缝，毛管作用力较强，在正压差与毛管压力作用下，钻井液容易侵入，导致泥页岩沿着裂缝面或层理面开裂，并且不断沿着裂缝面纵向横向发展，从而增大井壁失稳现象。针对该类地层的井壁失稳，通过向钻井液中添加封堵材料，填充裂隙并在井壁上形成阻挡层，能够阻止井筒流体侵入地层引起的压力传递，达到稳定井壁的目的。相较于水基钻井液，油基钻井液具有抗高温、抗盐侵、利于井壁稳定和对油气层的损害程度较小等诸多优点。

常规钻井液用封堵材料的粒径通常在0.1-100μm之间，主要适用于封堵尺寸0.1-1mm的地层孔喉和裂缝，而地层岩石中尺寸最小的微裂缝，其尺寸分布在1-10μm，常规封堵材料在低渗地层难以形成泥饼继而发挥封堵作用。因此，对于维持微裂缝地层中井壁稳定的最后一级封堵材料，其粒径必须处于纳米级别才能有效阻止钻井液侵入地层，起到稳定井壁的作用。

然而，现有的纳米封堵材料虽然在粒径上达到了纳米级别，但由于纳米材料具有粒径小、比表面能大和易团聚的特点，其在液相中并不能以纳米级水平分散，进而难以对微纳米的孔隙进行封堵，而封堵了孔隙的纳米材料由于承压能力差，难以阻止压力传递，很难达到良好的封堵效果。

因此，提供一种亲油性好且承压能力强的纳米封堵材料，对于满足地层岩石孔径在纳米级的岩层油气开采施工具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的油基钻井液用封堵材料所存在的易团聚、承压能力较差、封堵效果不理想的问题，提供一种纳米石墨烯及其制备方法与应用以及油基钻井液。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种纳米石墨烯的制备方法，该方法包括：

(1)将原料石墨、第一氧化剂和插层剂接触进行第一反应，得到改性石墨；

(2)将所述改性石墨、酸和第二氧化剂接触进行第二反应，得到石墨烯预产物；

(3)将所述石墨烯预产物进行气流剥离，得到纳米石墨烯。

本发明第二方面提供由前述第一方面所述的方法制得的纳米石墨烯。

本发明第三方面提供前述第二方面所述的纳米石墨烯在油基钻井液中作为封堵剂的应用。

本发明第四方面提供一种油基钻井液，该油基钻井液含有前述第二方面所述的纳米石墨烯。

通过上述技术方案，本发明能够获得如下有益效果：

(1)由本发明提供的方法制备的纳米石墨烯，平均粒径为110-750nm，亲油性良好，在油基钻井液中不易团聚，分散效果好，并且承压能力强，能够在较低浓度下有效封堵地层中的微纳米级孔隙，延缓孔隙压力传递，提高地层承压能力；

(2)本发明提供的油基钻井液含有前述纳米石墨烯，该油基钻井液流变性能良好，封堵率高，适应性强，可以大幅提高井壁稳定能力，有利于储层保护。

具体实施方式