[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

摘要

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。

主权项

1.一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”的制备将配制好的标准浆搅拌30min后，采用GGS42‑2型高温高压失水仪)测量其在105℃/3.5MPa条件下的30min滤失量，并记录泥饼的初失水与终失水量，结束后，将失水仪中的标准浆倒出，沿着仪器内壁缓慢倾注入少量蒸馏水，轻轻晃动以洗去表面的虚泥饼，再将水倒出，再沿内壁缓慢注入蒸馏水至刻度线，并在105℃/3.5MPa下测定泥饼在蒸馏水的滤失量，每5min记录一次读数，至30min后停止；待失水仪冷却至室温，倒出蒸馏水，并取出仪器内泥饼，用热风机将泥饼烘吹20s，在泥饼中选取10～20个点并用针入度仪测量其厚度，最后得到的平均厚度则为泥饼厚度，采用泥饼平均渗透率公式对泥饼渗透率(K)进行计算。泥饼的平均渗透率K0的计算公式如下:式中K——渗透率，10‑1μm2；Q——单位时间内蒸馏水的滤失量，cm3/s；L——泥饼平均厚度，cm；μ——蒸馏水的粘度，mPa·s；A——滤饼面积，cm2；ΔP——滤失压差，MPa；其中滤饼面积A为23.8cm2；实验压差ΔP为3.5MPa；当上述制得的泥饼的平均渗透率K0达到10‑4mD级时，说明“模拟岩心”制备成功，方可进行后续的纳米封堵实验；c.纳米封堵剂的渗透率降低率纳米封堵剂水分散液制备：将纳米封堵剂按照一定质量分数分散在300mL自来水中，得到不同质量分数的纳米封堵剂水分散液，将上述的水分散液加入至GGS42‑2型高温高压失水仪中，在105℃和3.5MPa下测定泥饼的滤失量，每5min记录一次读数，30min后结束实验，待仪器温度降低至室温后，倒出纳米分散液，取出泥饼，用热风机将泥饼烘吹20s，在泥饼中选取10～20个点并用针入度仪测量其厚度，最后得到的平均厚度则为泥饼厚度，最后同样采用泥饼平均渗透率公式(1‑1)计算加入纳米封堵剂后的泥饼渗透率K`；并用渗透率降低率Kr来表征封堵效果的好坏，渗透率降低率越高，封堵剂封堵效果越好，“模拟岩心”的渗透率降低率计算公式如式1‑2；式中Kr——泥饼渗透率降低率，％；K0——基浆的泥饼渗透率，mD；K`——含封堵剂钻井液体系的泥饼渗透率，mD；(2)纳米封堵剂的粒径分析在室温下，采用激光粒度仪对纳米材料的粒径分布进行分析；(3)微观形貌分析采用环境扫描电子显微镜(ESEM)观察所制备的超低渗透泥饼“模拟岩心”及加入纳米封堵剂后泥饼的微观形貌，并对加入纳米封堵剂后的滤液进行微观分析。