CN115820227A - 一种井壁封固承压钻井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种井壁封固承压钻井液及其制备方法，应用于石油开采技术领域，所述井壁封固承压钻井液包括：水100份、膨润土1‑4份、氢氧化钠0.1‑0.5份、包被剂0.2‑1.0份、降滤失剂0.3‑3份、封堵剂2‑6份、井壁强化剂2‑8份、固壁剂2‑6份、成膜剂1‑5份和加重剂10‑200份，通过上述成分通过最佳组配进行制备生成的井壁封固承压钻井液，解决了封堵材料自身或封堵材料与地层之间无胶结能力的问题，有效预防或减少井漏，稳固井壁效果好，显著提高地层承压能力，确保井下钻井安全。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，特别是涉及一种井壁封固承压钻井液及其制备方法。
背景技术
石油天然气勘探技术正在不断发展，但是在石油天然气勘探开发钻井时会遇到衰竭油气层、破碎或弱胶结地层以及裂缝发育等复杂地层，这些复杂底层的承压能力低，钻井液安全密度窗口窄，极易造成井眼漏失，致使钻井周期长，钻井液损失量大，不单损害储层，甚至会引发井塌、井喷等井下复杂事故，严重制约油气资源的开发进程。
因此，现有技术中，钻井现场通常采用掺有封堵材料的钻井液进行承压封堵来预防和解决井漏和井壁失稳的问题，传统掺有封堵材料的钻井液，封堵材料主要为石灰石、沥青、树脂等变形和刚性颗粒，通过合理级配后架桥、堆砌、粘附，在漏失通道形成外在封堵层。
然而，在实际钻井施工过程中，是无法完全实现封堵颗粒与地层真实孔缝尺寸匹配，并且封堵材料自身或封堵材料与地层之间无胶结能力，无法稳定和提高弱胶结地层岩石的力学强度，从根本上提高钻井液强化井眼、稳定井壁的性能，使得封堵层稳定性差，承压时间短，在井下压力波动情况下，容易导致封堵失败，从而加剧井漏和井壁失稳的问题，严重影响井下作业安全。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种井壁封固承压钻井液及其制备方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种井壁封固承压钻井液，所述井壁封固承压钻井液的原料按重量份计，包括：
水100份、膨润土1-4份、氢氧化钠0.1-0.5、包被剂0.2-1.0份、降滤失剂0.3-3份、封堵剂2-6份、井壁强化剂2-8份、固壁剂2-6份、成膜剂1-5份和加重剂10-200份，其中，所述包被剂按所述重量份比优选为 0.5-0.8份，更优选为0.6份，所述降滤失剂按所述重量份比优选为0.5-1 份，更优选为1份，所述封堵剂按所述重量份比优选为3-5份，更优选为4 份，所述井壁强化剂按所述重量份比更优选为3-6份，所述固壁剂按所述重量份比优选为3-5份，更优选为4份，所述成膜剂按所述重量份比优选为 1.5-3份，更优选为3份，所述加重剂按所述重量份比更优选为50份。
进一步地，所述井壁强化剂包括：
至少一种改性酚醛树脂、一种橡胶树脂、一种改性沥青、一种乳化剂和一种交联剂。
进一步地，所述井壁强化剂还包括：
所述至少一种改性酚醛树脂、一种橡胶树脂、一种改性沥青、一种乳化剂和一种交联剂在水溶液中进行乳液聚合交联反应生成所述井壁强化剂。
进一步地，所述改性酚醛树脂包括：
二苯醚甲醛树脂、二甲苯改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、环氧改性烷基酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂、聚酰胺改性酚醛树脂、对叔丁基苯酚甲醛树脂、羟甲基对叔丁基苯酚甲醛树脂中的一种或几种。
进一步地，所述橡胶树脂包括：
聚甲基丙烯酸甲酯橡胶树脂、丁晴橡胶树脂、甲基丙烯酸二环戊烯酯改性氯化橡胶树脂、丁苯橡胶树脂、三元乙丙橡胶树脂、氯丁橡胶树脂中的一种或几种。
进一步地，所述改性沥青包括：
古马隆树脂改性沥青、聚乙烯树脂改性沥青、环氧树脂改性沥青中的一种或几种。
进一步地，所述乳化剂包括：
脂肪醇聚乙烯醚AEO-9、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10、司盘80，吐温80 中的一种或几种。
进一步地，所述交联剂包括：
所述交联剂为二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、多异氰酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、六次甲基四胺、丙二醇碳酸酯、羟甲基脲中的一种或几种。
根据本发明的第二方面，提供了一种井壁封固承压钻井液制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将0.1-0.5重量份所述氢氧化钠加入100重量份所述水中，通过第一转速搅拌至完全溶解，得到第一混合溶液；
将1-4重量份所述膨润土将入所述第一混合溶液，通过所述第一转速搅拌1h-2h后，得到膨润土混合物，将所述膨润土混合物进行24h养护；
将养护后的所述膨润土混合物通过第二转速搅拌10-20min，再逐步向搅拌后的所述膨润土混合物中加入0.2-1.0重量份所述包被剂、0.3-3重量份所述降滤失剂继续通过所述第二转速搅拌10-20min，再加入3-5重量份所述封堵剂、2-6重量份所述固壁剂、1-5重量份所述成膜剂，通过所述第二转速搅拌10-30min后，再加入2-8重量份所述井壁强化剂，通过所述第二转速搅拌 10-20min后，再加入10-200重量份所述加重剂，通过所述第二转速搅拌 20-30min后，制备成所述井壁封固承压钻井液。
进一步地，所述再加入10-200重量份所述加重剂，通过所述第二转速搅拌20-30min后包括：
加入10-200重量份所述加重剂，其中，所述加重剂为重晶石，通过所述重晶石以所述第二转速加重搅拌20-30min。
进一步地，所述井壁强化剂的制备方法包括：
在反应釜中加入30-45份所述改性酚醛树脂、20-38份所述橡胶树脂、 6-18份所述改性沥青，升温至60℃下，加入60-100份去离子水，搅拌2h；
加入适量烧碱调节pH值在8-10范围；
加入2-10份所述乳化剂，搅拌3h；
搅拌下加入所述交联剂3-15份，通氮气，搅拌1h；
连续搅拌下，将所述反应釜内温度升至110-120℃，连续反应8h；
进行真空处理1h，降温至75-85℃，继续保温3h；
冷却降至室温，用所述去离子水清洗至pH值为中性，得到反应产物；
将所述反应产物进行真空干燥处理，得到所述井壁强化剂。
本发明实施例提供了一种井壁封固承压钻井液及其制备方法，所述井壁封固承压钻井液包括：水100份、膨润土1-4份、氢氧化钠0.1-0.5、包被剂0.2-1.0份、降滤失剂0.3-3份、封堵剂2-6份、井壁强化剂2-8份、固壁剂2-6份、成膜剂1-5份和加重剂10-200份，其中，所述包被剂按所述重量份比优选为0.5-0.8份，更优选为0.6份，所述降滤失剂按所述重量份比优选为0.5-1份，更优选为1份，所述封堵剂按所述重量份比优选为3-5 份，更优选为4份，所述井壁强化剂按所述重量份比更优选为3-6份，所述固壁剂按所述重量份比优选为3-5份，更优选为4份，所述成膜剂按所述重量份比优选为1.5-3份，更优选为3份，所述加重剂按所述重量份比更优选为50份。通过上述成分通过最佳组配进行制备生成的井壁封固承压钻井液可以使松散地层岩石颗粒相互粘接在一起，并且形成的胶结体致密牢固、稳定持久，实现有效封堵地层孔缝，并能通过物理化学作用将松散岩石颗粒与封堵颗粒紧密粘接在一起，改善和提高地层岩石的胶结强度，形成井壁稳固封堵层，显著提高地层正向和反向承压能力，适合衰竭油气层、破碎或弱胶结地层及裂缝发育等复杂地层施工使用，有效预防或减少井漏，稳固井壁效果好，显著提高地层承压能力，确保井下钻井安全。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种井壁强化剂制备方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的一种井壁封固承压钻井液制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
以下中列出了常见的缩写：
min：分钟；h：小时；g：克；℃：摄氏度；MPa：兆帕斯卡；r/min：转/分钟。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的一种井壁封固承压钻井液及其制备方法进行详细地说明。
本发明涉及一种井壁封固承压钻井液，该钻井液应用在石油勘探开采技术上，由于现有技术中掺有封堵材料的钻井液，其中，封堵材料主要为石灰石、沥青、树脂等变形和刚性颗粒，通过合理级配后架桥、堆砌、粘附，在漏失通道形成外在封堵层，但是在实际钻井施工中，无法完全实现封堵颗粒与地层真实孔缝尺寸匹配，并且封堵材料自身或封堵材料与地层之间无胶结能力，无法稳定和提高弱胶结地层岩石的力学强度，使得封堵层稳定性差，承压时间短，在井下压力波动情况下，容易导致封堵失败，从而加剧井漏和井壁失稳的问题，严重影响井下作业安全。因此，迫切需要研制一种井壁封固承压钻井液及其制备方法，使松散地层岩石颗粒相互粘接在一起形成的胶结体致密牢固、稳定持久，有效预防或减少井漏，稳固井壁效果好，显著提高地层承压能力，确保井下钻井安全。
本发明实施例中，井壁封固承压钻井液包括：水100份、膨润土1-4份、氢氧化钠0.1-0.5、包被剂0.2-1.0份、降滤失剂0.3-3份、封堵剂2-6份、井壁强化剂2-8份、固壁剂2-6份、成膜剂1-5份和加重剂10-200份，其中，份代表的是用量为重量份，重量份表示不同种物质各占的质量比例，每份可以根据实际需要的使用量来确定，例如，1份等于10g或100g等，本申请包括但不限于此，不做具体限定。
需要说明的是，上述份是满足只要按照上述组合配比均可实现使松散地层岩石颗粒相互粘接在一起形成的胶结体致密牢固、稳定持久，但是本发明实施例中，制成本发明钻井液的组份优选重量(份)配比范围包括：
水100份，膨润土1-4份，氢氧化钠0.1-0.5份，包被剂0.5-0.8份，降滤失剂0.5-1份，封堵剂3-5份，井壁强化剂3-6份，固壁剂3-5份，成膜剂 1.5-3份，加重剂10-200份。
制成本发明钻井液的组份最佳重量(份)配比范围包括：
水100份，膨润土3份，氢氧化钠0.3份，包被剂0.6份，降滤失剂1 份，封堵剂4份，井壁强化剂3-6份，固壁剂4份，成膜剂3份，加重剂50 份。
需要说明的是，钻井液组份最佳重量份配比即在本申请的实际使用中，上述配比达到的效果是最佳的。
需要说明的是，在本发明实施例中，上述配比原料中，包被剂为各种常规包被剂，包括但不限于聚丙烯酰胺钾盐、聚丙烯酰胺、丙烯酸钠-丙烯酰胺共聚物、阳离子聚丙烯酰胺中的一种或多种，在本发明实施例中优选包被剂为聚丙烯酰胺；所述降滤失剂为各种能够降低钻井液滤失量的物质，包括但不限于聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基淀粉、褐煤树脂、磺化酚醛树脂中的一种或多种，在本发明实施例中优选为聚阴离子离子纤维素；所述封堵剂包括天然沥青、磺化沥青、阳离子沥青粉中的一种或多种，在本发明实施例中优选为磺化沥青；所述固壁剂是一种微纳米固壁剂HGW；所述成膜剂为HCM；所述加重剂为重晶石、铁矿粉、四氧化三锰的一种或多种组合，本发明优选为重晶石。
进一步地，上述钻井液中的所述井壁强化剂包括：至少一种改性酚醛树脂、一种橡胶树脂、一种改性沥青、一种乳化剂和一种交联剂。所述至少一种改性酚醛树脂、一种橡胶树脂、一种改性沥青、一种乳化剂和一种交联剂在水溶液中进行乳液聚合交联反应生成所述井壁强化剂。
进一步地，上述改性酚醛树脂包括：二苯醚甲醛树脂、二甲苯改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、环氧改性烷基酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂、聚酰胺改性酚醛树脂、对叔丁基苯酚甲醛树脂、羟甲基对叔丁基苯酚甲醛树脂中的一种或几种。
进一步地，上述橡胶树脂包括：聚甲基丙烯酸甲酯橡胶树脂、丁晴橡胶树脂、甲基丙烯酸二环戊烯酯改性氯化橡胶树脂、丁苯橡胶树脂、三元乙丙橡胶树脂、氯丁橡胶树脂中的一种或几种。
进一步地，上述改性沥青包括：古马隆树脂改性沥青、聚乙烯树脂改性沥青、环氧树脂改性沥青中的一种或几种。
进一步地，上述乳化剂包括：脂肪醇聚乙烯醚AEO-9、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10、司盘80，吐温80中的一种或几种。
进一步地，上述交联剂包括：所述交联剂为二乙烯基苯、二异氰酸酯、 N,N-亚甲基双丙烯酰胺、多异氰酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷、六次甲基四胺、丙二醇碳酸酯、羟甲基脲中的一种或几种。
进一步地，井壁强化剂的原料按重量份计包括：改性酚醛树脂30-45份、橡胶树脂20-38份、改性沥青6-18份、交联剂3-15份、乳化剂2-10份和去离子水60-100份。
需要说明的是，在本发明实施例中，井壁强化剂pH值调节剂为NaOH，如图1所示，井壁强化剂制备方法为：
步骤101，在反应釜中加入30-45份所述改性酚醛树脂、20-38份所述橡胶树脂、6-18份所述改性沥青，升温至60℃下，加入60-100份去离子水，搅拌2h；
步骤102，加入适量烧碱调节pH值在8-10范围；
步骤103，加入2-10份所述乳化剂，搅拌3h；
步骤104，搅拌下加入所述交联剂3-15份，通氮气，搅拌1h；
步骤105，连续搅拌下，将所述反应釜内温度升至110-120℃，连续反应8h；
步骤106，进行真空处理1h，降温至75-85℃，继续保温3h；
步骤107，冷却降至室温，用所述去离子水清洗至pH值为中性，得到反应产物；
步骤108，将所述反应产物进行真空干燥处理，得到所述井壁强化剂。
综上所述，采用乳液共聚和交联的方法合成的井壁强化剂，配合使用微纳米固壁剂、成膜剂配制出的井壁封固承压钻井液，达到对孔缝地层的密致胶结封固，提高井壁承压能力，实现井眼强化。
本发明还涉及一种井壁封固承压钻井液制备方法，其流程如图2所述，包括：
步骤201，将0.1-0.5重量份所述氢氧化钠加入100重量份所述水中，通过第一转速搅拌至完全溶解，得到第一混合溶液。
需要说明的是，在本实施方式中，第一转速限定为500r/min，属于低速转，通过对0.1-0.5重量份氢氧化钠加入100重量份水中，通过500r/min低转速一直搅拌至完全溶解，搅拌过程包括但不限于搅拌器、搅拌棒、搅拌机，本申请不做具体限定。
步骤202，将1-4重量份所述膨润土将入所述第一混合溶液，通过所述第一转速搅拌1h-2h后，得到膨润土混合物，将所述膨润土混合物进行24h 养护。
步骤203，将养护后的所述膨润土混合物通过第二转速搅拌10-20min，再逐步向搅拌后的所述膨润土混合物中加入0.2-1.0重量份所述包被剂和 0.3-3重量份所述降滤失剂继续通过所述第二转速搅拌10-20min，再加入3-5 重量份所述封堵剂、2-6重量份所述固壁剂、1-5重量份所述成膜剂，通过所述第二转速搅拌10-30min后，再加入2-8重量份所述井壁强化剂，通过所述第二转速搅拌10-20min后，再加入10-200重量份所述加重剂，通过所述第二转速搅拌20-30min后，制备成所述井壁封固承压钻井液。
需要说明的是，在本实施方式中，第二转速是11000r/min高转速。
需要说明的是，以下实施例展示了先前描述的本发明的一个或多个另外的特征。应当理解，这些实例不旨在以任何方式限制本发明或所附权利要求书的范围。
需要说明的是，以下实施例1-7按照本发明钻井液的组份最佳重量(份) 配比范围包括：
水100份，膨润土3份，氢氧化钠0.3份，包被剂0.6份，降滤失剂1 份，封堵剂4份，井壁强化剂3-6份，固壁剂4份，成膜剂3份，加重剂50 份。
实施例1
首先，根据上述的井壁强化剂制备方法制备井壁强化剂样品1，制备方法包括：
在反应釜中加入25份环氧改性烷基酚醛树脂、二甲苯改性酚醛树脂15 份、20份丁苯橡胶树脂、10份环氧树脂改性沥青，升温至60℃下，加入100 份去离子水，搅拌2h；加入适量烧碱(氢氧化钠)调节pH值在8～10范围；加入5份乳化剂司盘80，搅拌3h；搅拌下加入交联剂六次甲基四胺5份，通氮气，搅拌1h；连续搅拌下，将釜内温度升至110～120℃，连续反应8h；抽真空1h，降温至75～85℃，继续保温3h；冷却降至室温，用去离子水清洗至pH为中性，出料，将反应产物真空干燥即得到产品井壁强化剂样品1。
将井壁强化剂样品1作为实施例1中的井壁强化剂，通过井壁封固承压钻井液制备方法进行制备。
在100份淡水中加入0.3份氢氧化钠，500r/min低转速搅拌至完全溶解，加入3份膨润土，低速搅拌1h后养护24h，将养护好的膨润土混合物以11000r/min高转速搅拌20min，顺次逐步加入0.6份聚丙烯酰胺(包被剂)、 1份聚阴离子纤维素(降滤失剂)，继续搅拌20min，再加入4份磺化沥青 (封堵剂)、4份微纳米固壁剂HGW、3份成膜剂HCM搅拌30min，加入 3份井壁强化剂样品1，搅拌20min，再加入50份重晶石(加重剂)加重搅拌30min，配制成井壁封固承压钻井液。
实施例2
根据上述的井壁强化剂制备方法制备井壁强化剂样品2，制备方法包括：
在反应釜中加入15份聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂、20份环氧改性烷基酚醛树脂，20份丁苯橡胶树脂，升温至60℃下，加入100份去离子水，搅拌2h；加入适量烧碱(氢氧化钠)调节pH值在8～10范围；加入5份乳化剂吐温80、2份司盘80，搅拌3h；搅拌下加入交联剂乙烯基三乙氧基硅烷1 份、六次甲基四胺4份，通氮气，搅拌1h；连续搅拌下，将釜内温度升至110～120℃，连续反应8h；抽真空1h，降温至75～85℃，继续保温3h；冷却降至室温，用去离子水清洗至pH为中性，出料，将反应产物真空干燥即得到产品井壁强化剂样品2。
将井壁强化剂样品2作为实施例2中的井壁强化剂，通过井壁封固承压钻井液制备方法进行制备。
在100份淡水中加入0.3份氢氧化钠，500r/min低转速搅拌至完全溶解，加入3份膨润土，低速搅拌1h后养护24h，将养护好的膨润土混合物以 11000r/min高转速搅拌20min，顺次逐步加入0.6份聚丙烯酰胺(包被剂)、 1份聚阴离子纤维素(降滤失剂)，继续搅拌20min，再加入4份磺化沥青 (封堵剂)、4份微纳米固壁剂HGW、3份成膜剂HCM搅拌30min，加入 3份井壁强化剂样品2，搅拌20min，再加入50份重晶石(加重剂)加重搅拌30min，配制成井壁封固承压钻井液。
实施例3
根据上述的井壁强化剂制备方法制备井壁强化剂样品3，制备方法包括：
在反应釜中加入30份环氧改性酚醛树脂、10份聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，15份丁苯橡胶树脂、10份丁晴橡胶树脂，10份环氧树脂改性沥青，升温至60℃下，加入100份去离子水，搅拌2h；加入适量烧碱(氢氧化钠) 调节pH值在8～10范围；加入3份乳化剂吐温80、2份司盘80、5份OP-10，搅拌3h；搅拌下加入交联剂多异氰酸酯2份、六次甲基四胺3份、乙烯基三乙氧基硅烷1份，通氮气，搅拌1h；连续搅拌下，将釜内温度升至110～120℃，连续反应8h；抽真空1h，降温至75～85℃，继续保温3h；冷却降至室温，用去离子水清洗至pH为中性，出料，将反应产物真空干燥即得到产品井壁强化剂样品3。
将井壁强化剂样品3作为实施例3中的井壁强化剂，通过井壁封固承压钻井液制备方法进行制备。
在100份淡水中加入0.3份氢氧化钠，500r/min低转速搅拌至完全溶解，加入3份膨润土，低速搅拌1h后养护24h，将养护好的膨润土混合物以 11000r/min高转速搅拌20min，顺次逐步加入0.6份聚丙烯酰胺(包被剂)、 1份聚阴离子纤维素(降滤失剂)，继续搅拌20min，再加入4份磺化沥青 (封堵剂)、4份微纳米固壁剂HGW、3份成膜剂HCM搅拌30min，加入 3份井壁强化剂样品3，搅拌20min，再加入50份重晶石(加重剂)加重搅拌30min，配制成井壁封固承压钻井液。
实施例4
根据上述的井壁强化剂制备方法制备井壁强化剂样品4，制备方法包括：
在反应釜中加入30份环氧改性烷基酚醛树脂、10份聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，15份丁苯橡胶树脂、10份丁晴橡胶树脂，6份环氧树脂改性沥青、 6份聚乙烯树脂改性沥青，升温至60℃下，加入100份去离子水，搅拌2h；加入适量烧碱(氢氧化钠)调节pH值在8～10范围；加入2份乳化剂司盘 80、3份吐温80、5份OP-10，搅拌3h；搅拌下加入交联剂多异氰酸酯3份、六次甲基四胺4份、乙烯基三乙氧基硅烷1份，通氮气，搅拌1h；连续搅拌下，将釜内温度升至110～120℃，连续反应8h；抽真空1h，降温至75～85℃，继续保温3h；冷却降至室温，用去离子水清洗至pH为中性，出料，将反应产物真空干燥即得到产品井壁强化剂样品4。
将井壁强化剂样品4作为实施例4中的井壁强化剂，通过井壁封固承压钻井液制备方法进行制备。
在100份淡水中加入0.3份氢氧化钠，500r/min低转速搅拌至完全溶解，加入3份膨润土，低速搅拌1h后养护24h，将养护好的膨润土混合物以 11000r/min高转速搅拌20min，顺次逐步加入0.6份聚丙烯酰胺(包被剂)、 1份聚阴离子纤维素(降滤失剂)，继续搅拌20min，再加入4份磺化沥青 (封堵剂)、4份微纳米固壁剂HGW、3份成膜剂HCM搅拌30min，加入 3份井壁强化剂样品4，搅拌20min，再加入50份重晶石(加重剂)加重搅拌30min，配制成井壁封固承压钻井液。
实施例5
根据上述的井壁强化剂制备方法制备井壁强化剂样品5，制备方法包括：
在反应釜中加入15份聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂、25份环氧改性烷基酚醛树脂、10份有机硅改性酚醛树脂，12份丁苯橡胶树脂、15份丁晴橡胶树脂，5份环氧树脂改性沥青、5份聚乙烯树脂改性沥青升温至60℃下，加入100份去离子水，搅拌2h；加入适量烧碱(氢氧化钠)调节pH值在8～ 10范围；加入4份乳化剂司盘80、3份吐温80、3份OP-10，搅拌3h；搅拌下加入交联剂多异氰酸酯3份、六次甲基四胺5份、乙烯基三乙氧基硅烷 1份，通氮气，搅拌1h；连续搅拌下，将釜内温度升至110～120℃，连续反应8h；抽真空1h，降温至75～85℃，继续保温3h；冷却降至室温，用去离子水清洗至pH为中性，出料，将反应产物真空干燥即得到产品井壁强化剂样品5。
将井壁强化剂样品5作为实施例5中的井壁强化剂，通过井壁封固承压钻井液制备方法进行制备。
在100份淡水中加入0.3份氢氧化钠，500r/min低转速搅拌至完全溶解，加入3份膨润土，低速搅拌1h后养护24h，将养护好的膨润土混合物以 11000r/min高转速搅拌20min，顺次逐步加入0.6份聚丙烯酰胺(包被剂)、 1份聚阴离子纤维素(降滤失剂)，继续搅拌20min，再加入4份磺化沥青 (封堵剂)、4份微纳米固壁剂HGW、3份成膜剂HCM搅拌30min，加入 3份井壁强化剂样品5，搅拌20min，再加入50份重晶石(加重剂)加重搅拌30min，配制成井壁封固承压钻井液。
实施例6
将井壁强化剂样品5作为实施例6中的井壁强化剂，区别与实施例1-5，增加井壁强化剂至6份，通过井壁封固承压钻井液制备方法进行制备。
在100份淡水中加入0.3份氢氧化钠，500r/min低转速搅拌至完全溶解，加入3份膨润土，低速搅拌1h后养护24h，将养护好的膨润土混合物以 11000r/min高转速搅拌20min，顺次逐步加入0.6份聚丙烯酰胺(包被剂)、 1份聚阴离子纤维素(降滤失剂)，继续搅拌20min，再加入4份磺化沥青 (封堵剂)、4份微纳米固壁剂HGW、3份成膜剂HCM搅拌30min，加入 6份井壁强化剂样品5，搅拌20min，再加入50份重晶石(加重剂)加重搅拌30min，配制成井壁封固承压钻井液。
实施例7
将井壁强化剂样品5作为实施例7中的井壁强化剂，区别与实施例1-5，增加井壁强化剂至4份，通过井壁封固承压钻井液制备方法进行制备。
在100份淡水中加入0.3份氢氧化钠，500r/min低转速搅拌至完全溶解，加入3份膨润土，低速搅拌1h后养护24h，将养护好的膨润土混合物以 11000r/min高转速搅拌20min，顺次逐步加入0.6份聚丙烯酰胺(包被剂)、 1份聚阴离子纤维素(降滤失剂)，继续搅拌20min，再加入4份磺化沥青 (封堵剂)、4份微纳米固壁剂HGW、3份成膜剂HCM搅拌30min，加入 4份井壁强化剂样品5，搅拌20min，再加入50份重晶石(加重剂)加重搅拌30min，配制成井壁封固承压钻井液。
对比例1
与本发明相比，对比例1为不加入固壁剂、成膜剂、井壁强化剂配制而成的钻井液。
对比例2
在100份淡水中加入0.3份氢氧化钠，500r/min低转速搅拌至完全溶解；加入3份膨润土，低速搅拌1h后养护24h；将养护好的膨润土混合物以 11000r/min高转速搅拌20min，逐步加入0.8份聚丙烯酰胺、1.0份聚阴离子纤维素，继续搅拌20min；再加入5份磺化沥青、3份超细碳酸钙(1000 目)搅拌20min，再加入重晶石50份加重搅拌30min配成常规封堵钻井液。
下面是本发明的井壁封固承压钻井液及其制备方法与对比例1和对比例 2相比的评价实验过程：
实验1：高温高压砂床封堵承压实验
采用高温高压可视化滤失仪对本发明钻井液试样、对比例1和对比例2 进行封堵承压性能对比评价。
将20-40目石英砂装入筒内，充填高度为50cm；将配好的待测本发明钻井液试样倒入釜体内，密封，升温至120℃；依次将压差从3.5MPa、5MPa、 10MPa、15MPa、20MPa加压测试；每个压差条件下稳压时间为30min，记录发明钻井液试样的侵入深度和漏失量，若侵入深度超过50cm，则停止正向承压试验。正向承压试验结束后将压差调整为3.5MPa在120℃下，静置2h后泄压，再将砂床出口阀门接入增压装置，依次将压差从0.5MPa开始升高，每个压差条件下稳压时间为30min，若进口压力不降，则继续升高压差，直至压力无法稳定。同理，对对比例1和对比例2作如上所示实验。
表1高温高压砂床封堵实验数据
实验2：封堵岩心强度试验
采用人工模拟岩心进行封堵强度试验，实验步骤为：
将膨润土，400目碳酸钙，2000目微硅粉，20:-40目石英砂按，5：10： 10：75的质量比，均匀混合，称取100g混合物，使用岩心压制机进行岩心压制，15MPa下稳压2h，取出压制好的模拟岩心，将模拟岩心放入高温高压动失水仪的岩心夹持器中，加环压，将配制好的本发明钻井液试样在 3.5MPa压差下，在120℃温度条件下挤入岩心中，在岩心另一端面有液相驱出后，继续维持2h，然后降温、泄压、拆卸，取出模拟岩心，将该岩心在 120℃温度条件下密闭养护24h，冷却至室温下，用YAW-300全自动压力试验机测试仪测定养护后的模拟岩心的强度。同理，对对比例1和对比例2作如上所示实验。
表2模拟岩心封堵强度实验数据
从表1和表2的实验数据显示可以看出，与对比例1和对比例2钻井液试样相比，本发明实施例中的井壁封固承压钻井液的正向承压达到20MPa 以上，反向承压达到5MPa，封堵效果好，封堵后模拟岩心的强度大大提高，达到7MPa以上，实现钻井过程中对井壁的高效封堵，有效预防和减少井漏，提高井壁稳定性，确保安全钻井。
本发明实施例提供了一种井壁封固承压钻井液制备方法，通过对钻井液成分通过最佳组配进行制备生成的井壁封固承压钻井液可以使松散地层岩石颗粒相互粘接在一起，并且形成的胶结体致密牢固、稳定持久，实现有效封堵地层孔缝，并能通过物理化学作用将松散岩石颗粒与封堵颗粒紧密粘接在一起，改善和提高地层岩石的胶结强度，形成井壁稳固封堵层，显著提高地层正向和反向承压能力，适合衰竭油气层、破碎或弱胶结地层及裂缝发育等复杂地层施工使用，有效预防或减少井漏，稳固井壁效果好，显著提高地层承压能力，确保井下钻井安全。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种井壁封固承压钻井液，其特征在于，所述井壁封固承压钻井液的原料按重量份计，包括：
水100份、膨润土1-4份、氢氧化钠0.1-0.5份、包被剂0.2-1.0份、降滤失剂0.3-3份、封堵剂2-6份、井壁强化剂2-8份、固壁剂2-6份、成膜剂1-5份和加重剂10-200份，其中，所述包被剂按所述重量份比优选为0.5-0.8份，更优选为0.6份，所述降滤失剂按所述重量份比优选为0.5-1份，更优选为1份，所述封堵剂按所述重量份比优选为3-5份，更优选为4份，所述井壁强化剂按所述重量份比更优选为3-6份，所述固壁剂按所述重量份比优选为3-5份，更优选为4份，所述成膜剂按所述重量份比优选为1.5-3份，更优选为3份，所述加重剂按所述重量份比更优选为50份。
2.根据权利要求1所述的井壁封固承压钻井液，其特征在于，所述井壁强化剂包括：
至少一种改性酚醛树脂、一种橡胶树脂、一种改性沥青、一种乳化剂和一种交联剂。
3.根据权利要求2所述的井壁强化剂，其特征在于，所述改性酚醛树脂包括：
二苯醚甲醛树脂、二甲苯改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、环氧改性烷基酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂、聚酰胺改性酚醛树脂、对叔丁基苯酚甲醛树脂、羟甲基对叔丁基苯酚甲醛树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的井壁强化剂，其特征在于，所述橡胶树脂包括：
聚甲基丙烯酸甲酯橡胶树脂、丁晴橡胶树脂、甲基丙烯酸二环戊烯酯改性氯化橡胶树脂、丁苯橡胶树脂、三元乙丙橡胶树脂、氯丁橡胶树脂中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的井壁强化剂，其特征在于，所述改性沥青包括：
古马隆树脂改性沥青、聚乙烯树脂改性沥青、环氧树脂改性沥青中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的井壁强化剂，其特征在于，所述乳化剂包括：
脂肪醇聚乙烯醚AEO-9、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10、司盘80，吐温80中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的井壁强化剂，其特征在于，所述交联剂包括：
所述交联剂为二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、多异氰酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、六次甲基四胺、丙二醇碳酸酯、羟甲基脲中的一种或几种。
8.一种井壁封固承压钻井液制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将0.1-0.5重量份所述氢氧化钠加入100重量份所述水中，通过第一转速搅拌至完全溶解，得到第一混合溶液；
将1-4重量份所述膨润土加入所述第一混合溶液，通过所述第一转速搅拌1h-2h后，得到膨润土混合物，将所述膨润土混合物进行24h养护；
将养护后的所述膨润土混合物通过第二转速搅拌10-20min，再逐步向搅拌后的所述膨润土混合物中加入0.2-1.0重量份所述包被剂和0.3-3重量份所述降滤失剂继续通过所述第二转速搅拌10-20min，再加入3-5重量份所述封堵剂、2-6重量份所述固壁剂、1-5重量份所述成膜剂，通过所述第二转速搅拌10-30min后，再加入2-8重量份所述井壁强化剂，通过所述第二转速搅拌10-20min后，再加入10-200重量份所述加重剂，通过所述第二转速搅拌20-30min后，制备成所述井壁封固承压钻井液。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述再加入10-200重量份所述加重剂，通过所述第二转速搅拌20-30min后包括：
加入10-200重量份所述加重剂，其中，所述加重剂为重晶石、铁矿粉和四氧化三锰中至少一种，通过所述第二转速加重搅拌20-30min。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述井壁强化剂的制备方法包括：
在反应釜中加入30-45份所述改性酚醛树脂、20-38份所述橡胶树脂、6-18份所述改性沥青，升温至60℃下，加入60-100份去离子水，搅拌2h；
加入适量烧碱调节pH值在8-10范围；
加入2-10份所述乳化剂，搅拌3h；
搅拌下加入所述交联剂3-15份，通氮气，搅拌1h；
连续搅拌下，将所述反应釜内温度升至110-120℃，连续反应8h；
进行真空处理1h，降温至75-85℃，继续保温3h；
冷却降至室温，用所述去离子水清洗至pH值为中性，得到反应产物；
将所述反应产物进行真空干燥处理，得到所述井壁强化剂。
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