一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法及水基钻井液

本发明属于油气田钻井用功能纳米材料，具体涉及一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法及水基钻井液。

背景技术：

1、随着我国油气资源需求量的日益增加以及环保压力和成本控制，水基钻井液替代油基钻井液成为必然的发展趋势。然而，在实际开采过程中，特别是深井、超深井等，由于钻井液的滤液深入到地层中极易引起井塌等问题。目前的钻井液中绝大多数的固相粒子大于纳米级，对于富含纳-微米级的孔隙难以沉积形成外泥饼，从而导致滤液进入地层而引起井塌。因此，开发纳米封堵剂是水基钻井液的重点和难点。

2、纳米材料由于其尺寸效应，其颗粒大小与纳-微米级孔隙大小匹配，被认为是一种有效的纳米封堵剂。近几年来，纳米二氧化硅、氧化锆、石墨烯等都被用于钻井液封堵剂。但是由于地层环境复杂，纳米材料在地层中由于电解质、高温等条件，导致其分散不稳定，易团聚，限制了纳米封堵剂的实际应用。因此，提高纳米封堵剂的分散稳定性，实现纳米级裂缝的有效封堵，对保持井壁稳定，降低井下复杂事故率具有重要的意义。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于开发一种既能与纳米级裂缝相匹配又能稳定分散的纳米封堵剂的制备方法及相应的水基钻井液。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明的第一个目的在于提供一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：

4、(1)将蛭石在盐溶液或者h2o2中浸泡1～100h后过滤，后在空气或者保护气氛下加热至150～900℃，并保温1～20h；

5、(2)将上述固体冷却至室温后与水或者有机溶剂按质量体积比为1～10：1混合并超声分散，离心后取上清液即纳米封堵剂。

6、可选地，所述的纳米封堵剂粒径尺寸10～2000nm，厚度为1～20nm。

7、可选地，所述盐溶液为钾盐、钠盐、镁盐、铝盐、锂盐中的一种或者多种。

8、可选地，所述保护气氛为氩气、氮气、氦气。

9、可选地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、丁醇、丁二醇中的一种或者多种。

10、可选地，所述超声强度为10～50khz，超声时间为1～100h，离心转速为500～12000r/min，离心时间为1～60min。

11、发明的第二个目的，在于提供以上方法制备得到的纳米封堵剂。所述纳米封堵剂在水溶液中稳定分散、无分层、无沉淀的时间超过24h。

12、本发明的第三个目的，在于提供包含由以上方法制备得到的纳米封堵剂的水基钻井液。

13、可选地，所述钻井液与纳米封堵剂体积质量比为1：0.1～100，且单位为l/g。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：

15、(1)纳米封堵剂的硬度高、刚性强、化学稳定和热稳定性好；

16、(2)本发明的制备方法得到的纳米封堵剂为片状，更易进入地层纳、微米级裂缝中，并形成堆叠封堵；

17、(3)本发明所提供的纳米封堵剂制备方法简单易行，容易实现规模化生产，而且原料来源丰富、成本较低。

技术特征：

1.一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法，其特征在于，所述的纳米封堵剂粒径尺寸10～2000nm，厚度为1～20nm。

3.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法，其特征在于，所述盐溶液为钾盐、钠盐、镁盐、铝盐、锂盐中的一种或者多种。

4.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法，其特征在于，所述保护气氛为氩气、氮气、氦气。

5.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、丁醇、丁二醇中的一种或者多种。

6.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法，其特征在于，所述超声强度为10～50khz，超声时间为1～100h，离心转速为500～12000r/min，离心时间为1～60min。

7.一种水基钻井液用纳米封堵剂，其特征在于，所述纳米封堵剂采用如权利要求1～6中任意一项所述的制备方法得到。

8.根据权利要求7所述的一种水基钻井液用纳米封堵剂，其特征在于，所述纳米封堵剂在水溶液中稳定分散、无分层、无沉淀的时间超过24h。

9.一种水基钻井液，其特征在于，所述钻井液包含如权利要求1～6中任意一项所述制备方法制备得到的纳米封堵剂。

10.根据权利要求9所述的水基钻井液，其特征在于，所述钻井液与纳米封堵剂体积质量比为1：0.1～100，且单位为l/g。

技术总结
本发明提供了一种水基钻井液用纳米封堵剂制备方法及水基钻井液，所述纳米封堵剂制备方法包括将蛭石在盐溶液或者H2O2中浸泡1～100h后过滤，后在空气或者保护气氛下加热至150～900℃，并保温1～20h；将上述固体冷却至室温后与水或者有机溶剂按质量体积比为1～10：1混合并超声分散，离心后取上清液即纳米封堵剂。该纳米封堵剂具有硬度高、钢性强、化学和热稳定性好的特点，其尺寸更易进入纳、微米裂缝并通过堆叠形成封堵，制备方法简单易行，容易实现规模化生产，且原料来源丰富、成本较低。

技术研发人员：周莹,张瑞阳,李思婕,温亦凡,欧博文,王壹,张红梅
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13