一种改善钻井液滤饼质量的材料及制备、应用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻井液辅助材料领域，特别涉及一种用于改善钻井液滤饼质量的材料及制备、应用方法。
【背景技术】
[0002]泥页岩地层遇水极易发生水化分散，从而造成井壁的坍塌。从目前研究的情况来看，钻井液滤饼的质量直接关系到泥页岩受水侵入的程度和井壁的稳定与否。高质量的钻井液滤饼可以减少钻井液滤失，降低水对泥页岩侵入的量。因此，钻井液滤饼质量的好坏对于提高泥页岩地层的封堵效果，保证井壁稳定具有十分重要的意义。
[0003]目前，国内外在改善钻井液滤饼质量，提高钻井液封堵性，降低滤失量等方面的研究中，已经做出了很多的努力，许多处理剂已经相对成熟，也有比较好的效果。如张凡等在《一种油基膨胀封堵剂的合成及其性能评价》中合成了一种用于油基钻井液的膨胀封堵剂(见《长江大学学报(自然科学版)》，2010，7 (3))，基本原料为苯乙烯、吸油性单体、交联齐U、引发剂、聚乙烯醇和碳酸钙。胡文军等在《强封堵油基钻井液体系在W11-4D油田的应用》中提出了一种具有强封堵能力的油基钻井液，利用乳化浙青、树脂、超细碳酸钙作用封堵剂(见《钻井液与完井液》，2007，24 (3))。公开号102863947A的专利公开了一种强抑制强封堵钻井液，强封堵剂为阳离子改性浙青、磺化浙青、天然浙青粉、阳离子乳化浙青、胶体浙青、胶乳、乳化石蜡中的一种或一种以上组合物。公开号103013469A的专利公开了一种使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法，该发明提供一种使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法，在基浆中加入纳米二氧化硅分散液，使基浆形成更加薄而致密的泥饼，提高降滤失效果。但这些技术的缺点或不足是:①对滤饼中的微孔隙封堵不够，滤饼致密性还存在很大的进步空间，在大段泥页岩地层使用时，如果流变性能出现变化，有导致井壁失稳的可能；②针对油基钻井液滤饼质量改善的材料还较少，大部分是针对水基钻井液的，而油基钻井液改善滤饼质量，提高封堵能力，对钻井的成败至关重要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服上述技术的不足，提供一种能有效的对水基或者油基钻井液滤饼的孔隙进行封堵，提高滤饼韧性，改善泥饼质量；同时深入地层孔隙和裂缝深处，对地层进行封堵，提高井壁稳定性的改善钻井液滤饼质量的材料，以及该材料的制备和应用方法。
[0005]本发明的技术方案包括
首先，一种改善钻井液滤饼质量的材料，由纳米二氧化硅和海泡石按重量比4-5:1-2组成。
[0006]所述的纳米二氧化硅为粒径20-500纳米的疏水性粉体，所述的海泡石为粒径200-500目的粉体。
[0007]其次，前述的改善钻井液滤饼质量的材料的制备方法是:
首先将纳米二氧化硅和海泡石混合后，利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，使两者充分混合至均匀；然后在300-50(TC下煅烧2_5h ;最后再利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，制成颗粒大小均匀的粉体。
[0008]其三，前述的改善钻井液滤饼质量的材料和制备方法制备的改善钻井液滤饼质量的材料的应用方法是:所述改善钻井液滤饼质量的材料按钻井液的质量比为1%_3%的量加入钻井液中。
[0009]本发明具有如下优点:
①本发明利用纳米二氧化硅和海泡石制备钻井液的添加辅料材料，既考虑了纳米级颗粒能够进入滤饼微孔隙和微裂缝中，加强滤饼的致密性；又可以利用海泡石的纤维结构，对滤饼孔隙和裂缝形成架桥，进而形成封堵层，强化对滤饼的封堵，减少滤饼的渗透性?’另一方面，海泡石的纤维结构可以增加滤饼的韧性，提高滤饼的质量，进一步增加滤饼的润滑性倉泛。
[0010]②本发明在改善钻井液滤饼质量的材料制备方法中，利用超声波分散的方式，提高了原料粉体混合的均匀程度，有利用两者更好的进行协同作用。
[0011]③本发明在改善钻井液滤饼质量的材料制备方法中，对纳米二氧化硅和海泡石的混合物进行煅烧，不但去除了纳米二氧化硅结构中的有机物，使其得到提纯，而且高温煅烧使海泡石孔道内沸石水消失，并通过碳酸钙的分解提高了海泡石的纯度，还加了吸附性能，使海泡石得到了活化，有利用海泡石在钻井液中发挥作用。
[0012]④纳米粒子铺展在滤饼表面会增加滤饼的润滑性能，有利用钻井液在长水平段钻井中使用。
【具体实施方式】
[0013]实施例一:
一种改善钻井液滤饼质量的材料，将粒径为100纳米的二氧化硅和粒径为300目的海泡石混合按重量比4:1后，利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，使两者充分混合至均匀，然后在300°C下煅烧2h，然后再利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，制成颗粒大小均匀的粉体。在一种基本性能为粘度60s，比重1.25g/cm3，破乳电压890v，高温高压滤失量8.9ml，润滑系数0.045的油基钻井液中加入1% (质量比)上述改善钻井液滤饼质量的材料后，油基钻井液高温高压滤失量降低为5.6ml，润滑系数降低为0.042。
[0014]实施例二:
一种改善钻井液滤饼质量的材料，将粒径为500纳米的二氧化硅和粒径为500目的海泡石按重量比4:1混合后，利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，使两者充分混合至均匀，然后在500°C下煅烧5h，然后再利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，制成颗粒大小均匀的粉体。在一种基本性能为粘度60s，比重1.25g/cm3，破乳电压890v，高温高压滤失量8.9ml，润滑系数0.045的油基钻井液中加入3% (质量比)上述改善钻井液滤饼质量的材料后，油基钻井液高温高压滤失量降低为4.2ml，润滑系数降低为0.040。
[0015]实施例三:
一种改善钻井液滤饼质量的材料，将粒径为20纳米的二氧化硅和粒径为200目的海泡石按重量比5:2混合均匀。在一种基本性能为粘度50s，比重1.15g/cm3,高温高压滤失量10.6ml，润滑系数0.157的水基钻井液中加入1% (质量比)上述改善钻井液滤饼质量的材料后，油基钻井液高温高压滤失量降低为8.4ml，润滑系数降低为0.128。
[0016] 实施例四:
一种改善钻井液滤饼质量的材料，将粒径为300纳米的二氧化硅和粒径为400目的海泡石按重量比3:1混合后，利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，使两者充分混合至均匀，然后在500°C下煅烧5h，然后再利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，制成颗粒大小均匀的粉体。在一种基本性能为粘度50s，比重1.15g/cm3,高温高压滤失量10.6ml，润滑系数0.157的水基钻井液中加入3% (质量比)上述一种改善钻井液滤饼质量的材料后，油基钻井液高温高压滤失量降低为7.9ml，润滑系数降低为0.112。
【主权项】
1.一种改善钻井液滤饼质量的材料，其特征在于，由纳米二氧化硅和海泡石按重量比4-5:1-2 组成。
2.根据权利要求1所述的改善钻井液滤饼质量的材料，其特征在于，所述的纳米二氧化硅为粒径20-500纳米的疏水性粉体，所述的海泡石为粒径200-500目的粉体。
3.按照权利要求1或2所述的改善钻井液滤饼质量的材料的制备方法，其特征在于: 首先将纳米二氧化硅和海泡石混合后，利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，使两者充分混合至均匀；然后在300-50(TC下煅烧2-5h ;最后再利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散，制成颗粒大小均匀的粉体。
4.按照权利要求1或2所述的改善钻井液滤饼质量的材料的应用方法，其特征在于，所述改善钻井液滤饼质量的材料按钻井液的质量比为1%_3%的量加入钻井液中。
5.按照权利要求3所述的改善钻井液滤饼质量的材料的应用方法，其特征在于，所述改善钻井液滤饼质量的材料按钻井液的质量比为1%_3%的量加入钻井液中。
【专利摘要】本发明提供一种改善钻井液滤饼质量的材料以及该材料的制备、应用方法。材料由纳米二氧化硅和海泡石制成。制备方法是首先将纳米二氧化硅和海泡石混合后，利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散；然后在300-500℃下煅烧2-5h；最后再利用聚能式超声波材料乳化分散仪进行分散。应用方法是该材料按质量比为1%-3%的量加入钻井液中。本发明既考虑了纳米级颗粒能够进入滤饼微孔隙和微裂缝中，加强滤饼的致密性；又可以利用海泡石的纤维结构，对滤饼孔隙和裂缝形成架桥，进而形成封堵层，减少滤饼的渗透性；另一方面，海泡石的纤维结构可以增加滤饼的韧性，进一步增加滤饼的润滑性能。
【IPC分类】C09K8-46, C09K8-03
【公开号】CN104559977
【申请号】CN201310510841
【发明人】刘振东, 李公让, 周守菊, 侯业贵, 高杨, 张妍, 成冠琪, 卜凡康, 孙怡
【申请人】中国石油化工集团公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月27日