一种油基钻井液用弹塑性封堵颗粒及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种油基钻井液用弹塑性封堵颗粒及其制备方法，具体地说，是涉及一种用于油基钻井液的具有良好弹塑性能的封堵材料。


背景技术：

2.近年来，随着油气勘探开发的进行，深井、 复杂地层井逐渐增多；钻井施工过程中各种复杂事故频发，尤其是井漏问题更加突出。发生漏失井的数量、漏失量、漏失时间均居高不小，而且堵漏效果也不是很理想，不仅造成了巨大的经济损失，也大大延缓了勘探开发的进程。
3.目前，常用的堵漏材料按不同机理和功能主要有桥接类堵漏材料、高失水堵漏材料、保护产层的暂堵材料、化学堵漏材料、无机胶凝堵漏材料和软(硬)塞类堵漏材料等几大类。这些堵漏材料的应用在一定程度上减小了因井漏造成的损失。在当前页岩油气的开发过程中通常使用油基钻井液，由于页岩地层特殊的地质构造和岩性发育特征，井漏时常发生，但目前油基钻井液堵漏缺少专门的油基钻井液堵漏材料，仍使用常规水基钻井液堵漏材料，而一些水基钻井液用弹性堵漏材料具有油溶性，在油基钻井液中会发生溶解，不具备承压堵漏性能，无法适用油基钻井液堵漏。即使耐油橡胶，在油基钻井液中长时间浸泡也会发生部分溶解，引起橡胶强度、弹性等性能下降，从而造成无法形成有效的封堵或钻井过程中引发复漏。而且，水基钻井液堵漏材料多为亲水性材料，与油基钻井液配伍性差，容易受到钻井液侵污而影响堵漏效果或者反向影响钻井液性能，导致井下复杂事故。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服上述技术的不足，提供一种油基钻井液用弹塑性封堵颗粒及其制备方法。
5.通过改变橡胶的不耐油特性，利用其压力、温度变形性能可以有效在地层裂缝、孔喉中形成堆积封堵层，从而实现对裂缝漏层的有效封堵。
6.本发明的技术方案是这样实现的：一种油基钻井液用弹塑性封堵颗粒，内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有惰性纳米颗粒。
7.所述橡胶颗粒包括天然橡胶或合成橡胶，其粒径范围为1-5mm。
8.所述惰性纳米颗粒包括纳米碳酸钙或纳米二氧化硅中的一种或两种，纳米颗粒粒径范围为50-300nm。
9.前述油基钻井液用弹塑性封堵颗粒的制备方法包括：（1）选取粒径均匀的橡胶颗粒清洗干净、烘干；（2）先后用乙酸溶液和丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，使所有橡胶颗粒表面充分润湿；（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径；（4）将惰性纳米颗粒加入到聚醋酸乙烯乳液中，充分搅拌混合；
（5）打开超声振动筛，用喷枪将步骤（4）中含有惰性纳米颗粒的聚醋酸乙烯乳液均匀喷淋到橡胶颗粒上，喷淋均匀冷却至室温即可得到油基钻井液用弹塑性封堵颗粒。
10.所述油基钻井液用弹塑性封堵颗粒的制备方法，进一步包括：（1）选取粒径粒径范围为1-5mm的均匀橡胶颗粒清洗干净、烘干；（2）先后用质量分数为8%的乙酸溶液和5%的丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，喷淋过程中不断翻动橡胶颗粒，确保所有橡胶颗粒表面充分润湿；（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径；（4）将质量分数20-30%的惰性纳米颗粒加入到含有2-5%硅烷偶联剂的聚醋酸乙烯乳液中，充分搅拌混合；（5）打开超声振动筛，控制温度在55-60℃之间，控制超声频率在20-30khz之间，振动频率在45-55hz，用喷枪将含有惰性纳米颗粒的聚醋酸乙烯乳液均匀喷淋到橡胶颗粒上，喷枪气压控制在0.2-0.3mpa，喷嘴直径控制在5-10mm，喷淋均匀冷却至室温即可得到油基钻井液用弹塑性封堵颗粒。
11.所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。
12.本发明所述弹塑性封堵颗粒主要是用作油基钻井液堵漏剂，与现有技术相比，具有如下优点：相较于现有弹性堵漏材料，油基钻井液用弹塑性封堵颗粒耐油性能更好，强度更大，在油基钻井液中长时间高温高压浸泡条件下仍具有良好的弹性变形能力和封堵性能。在井底条件下，弹塑性封堵颗粒的弹性内核会发生形变，涂覆在内核表面的惰性颗粒并不会发生脱落，会紧紧贴在橡胶内核的表面，从而防止橡胶颗粒与油相相溶。涂覆在表面的惰性颗粒也大大增加了弹性内核的强度，承压能力更高。
具体实施方式
13.下面通过实施例对本发明作进一步说明，但是本发明不仅限于这些例子。采用堵漏评价模拟实验装置考察弹塑性封堵颗粒在油基钻井液中的封堵性能。
14.实施例1一种油基钻井液用弹塑性封堵颗粒，内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有惰性纳米颗粒。其中，橡胶颗粒为天然橡胶，粒径范围为1-3mm；惰性纳米颗粒为纳米碳酸钙，纳米颗粒粒径范围为50-100nm。
15.该油基钻井液用弹塑性封堵颗粒的制备方法包括：（1）选取粒径粒径范围为1-3mm的均匀橡胶颗粒清洗干净、烘干；（2）先后用质量分数为8%的乙酸溶液和5%的丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，喷淋过程中不断翻动橡胶颗粒，确保所有橡胶颗粒表面充分润湿；（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径以防漏失；（4）将质量分数20%的惰性纳米颗粒加入到含有2%硅烷偶联剂的聚醋酸乙烯乳液中，充分搅拌混合；（5）打开超声振动筛，控制温度在55℃之间，控制超声频率在20khz之间，振动频率在45hz，用喷枪将含有惰性纳米颗粒的聚醋酸乙烯乳液均匀喷淋到橡胶颗粒上，喷枪气压
控制在0.2mpa，喷嘴直径控制在5mm，喷淋均匀冷却至室温即可得到油基钻井液用弹塑性封堵颗粒。
16.一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为5%的油基钻井液用弹塑性封堵颗粒（粒径1-3mm）。
17.实施例2一种油基钻井液用弹塑性封堵颗粒，内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有惰性纳米颗粒。其中，橡胶颗粒为天然橡胶，粒径范围为3-5mm；惰性纳米颗粒为纳米碳酸钙，纳米颗粒粒径范围为100-200nm。
18.该油基钻井液用弹塑性封堵颗粒的制备方法包括：（1）选取粒径粒径范围为3-5mm的均匀橡胶颗粒清洗干净、烘干；（2）先后用质量分数为8%的乙酸溶液和5%的丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，喷淋过程中不断翻动橡胶颗粒，确保所有橡胶颗粒表面充分润湿；（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径以防漏失；（4）将质量分数30%的惰性纳米颗粒加入到含有2.5%硅烷偶联剂的聚醋酸乙烯乳液中，充分搅拌混合；（5）打开超声振动筛，控制温度在55℃之间，控制超声频率在25khz之间，振动频率在50hz，用喷枪将含有惰性纳米颗粒的聚醋酸乙烯乳液均匀喷淋到橡胶颗粒上，喷枪气压控制在0.3mpa，喷嘴直径控制在8mm，喷淋均匀冷却至室温即可得到油基钻井液用弹塑性封堵颗粒。
19.一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为2%的油基钻井液用弹塑性封堵颗粒（实施例2中的粒径3-5mm）和质量分数为3%的油基钻井液用弹塑性封堵颗粒（实施例1中的粒径1-3mm）。
20.实施例3一种油基钻井液用弹塑性封堵颗粒，内核为具有弹塑性的橡胶颗粒，外壳涂覆有惰性纳米颗粒。其中，橡胶颗粒为天然橡胶，粒径范围为1-3mm；惰性纳米颗粒为纳米碳酸钙，纳米颗粒粒径范围为50-100nm。
21.该油基钻井液用弹塑性封堵颗粒的制备方法包括：（1）选取粒径粒径范围为1-3mm的均匀橡胶颗粒清洗干净、烘干；（2）先后用质量分数为8%的乙酸溶液和5%的丙三醇溶液喷淋橡胶颗粒，喷淋过程中不断翻动橡胶颗粒，确保所有橡胶颗粒表面充分润湿；（3）将润湿后的橡胶颗粒置于温控型超声振动筛上，筛布孔眼小于橡胶颗粒直径以防漏失；（4）将质量分数30%的惰性纳米颗粒加入到含有5%硅烷偶联剂的聚醋酸乙烯乳液中，充分搅拌混合；（5）打开超声振动筛，控制温度在60℃之间，控制超声频率在30khz之间，振动频率在55hz，用喷枪将含有惰性纳米颗粒的聚醋酸乙烯乳液均匀喷淋到橡胶颗粒上，喷枪气压控制在0.25mpa，喷嘴直径控制在10mm，喷淋均匀冷却至室温即可得到油基钻井液用弹塑性封堵颗粒。
22.一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为3%的油基钻井液用弹塑性封堵颗粒（实施例3，粒径1-3m）和质量分数为2%的纤维状材料。
23.上述实施例中所述硅烷偶联剂优先乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷的一种。
24.对比例1一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为5的橡胶颗粒（粒径1-3m）。
25.对比例2一种油基堵漏钻井液，其组成成分为：油基钻井液中加入质量分数为3%的橡胶颗粒（粒径1-3m）和质量分数为2%的纤维状材料。
26.实验方法：取3l油基浆加入堵漏模拟装置中，评价对5
×
4mm缝宽的楔形裂缝的堵漏能力。实验温度150℃，实验压力5mpa，记录压力随时间的变化关系。
27.由表1数据可知，与对比例相比，采用本发明所述的油基钻井液用弹塑性封堵颗粒，在高温高压条件下，承压封堵性能更好，长时间承压条件下压降更小，表明在油基钻井液中具有更好长期承压能力。