一种堵漏剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种堵漏剂及其制备方法和应用，属于石油化学品。

背景技术：

1、随着全球石油需求量的不断增加，石油钻探逐步由浅层转向深层。对于深井或超深井石油开采而言，由于钻井难度的增大，特别是在页岩油气井的钻探施工中，油基钻井液表现出越来越突出的优势。与水基钻井液相比，油基钻井液具有抗污染能力强、润滑性能好、热稳定性好等优点，并能维持井壁和地层稳定。相对于传统堵漏材料，纳米微粒在高密度钻井液中表现出明显的优势。纳米技术在钻井液中的应用是目前油田化学领域的研究热点之一，受到国内外钻井液行业的普遍关注。无机纳米材料的引入能改善现有油气钻探开发领域常用材料普遍存在的耐温性差，分子结构及功能单一等问题，尤其是形成多尺度复配的纳米复合材料，使钻井液粒径分级合理，并可显著提高钻井液体系的封堵防塌性能，改善钻井液体系流变性能，提高动塑比，降低高温高压滤失量。

2、不同粒径的caco3是常用的无机堵漏单剂，其来源广泛，尺寸较大，适用于堵漏不同形状的大孔洞的漏失通道，将其加到不同类型的堵漏剂配方中，能提高堵漏剂的强度，提高堵漏成功率。但是caco3颗粒在油基泥浆中的分散性能不佳，使得堵漏性能受到限制。另外，目前含有无机纳米材料的油基钻井液用堵漏剂存在稳定性差，封堵效果差的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种堵漏剂，可以解决目前含有无机纳米材料的油基钻井液用堵漏剂存在稳定性差，封堵效果差的问题。

2、本发明的第二个目的在于提供一种堵漏剂的制备方法。

3、本发明的第三个目的在于提供一种堵漏剂在油基钻井液中的应用。

4、为了实现上述目的，本发明的堵漏剂所采用的技术方案为：

5、一种堵漏剂，主要由以下质量份的组分组成：硅藻土18～30份，疏水纳米二氧化硅3～9份，亲油性片状二硫化钼3～9份，亲油性碳酸钙6～18份；所述亲油性片状二硫化钼为季铵盐类表面活性剂改性的片状二硫化钼；所述亲油性碳酸钙为脂肪酸改性碳酸钙。

6、本发明的堵漏剂，主要由硅藻土、疏水纳米二氧化硅、亲油性片状二硫化钼和亲油性碳酸钙组成，用于油基钻井液时，具有较好的分散性和稳定性，同时具有较好的堵漏作用和减摩抗磨性能。硅藻土具备一定的粘性，可以改善钻井体系的流变性；硅藻土、疏水纳米二氧化硅、亲油性片状二硫化钼和亲油性碳酸钙可以产生协同作用，使钻井液粒径分级合理，不同级配的颗粒可以有效应对所有的孔隙进行有效地防漏和堵漏，可显著改善钻井液体系流变性能，提高动塑比，堵漏剂降漏失率的效果大大提升，滤失量有效降低。疏水纳米sio2具有无毒、无污染、与堵漏浆料中常用的膨润土成分相匹配、热稳定性高等特点，可用于提高钻井液的黏度，从而有效降低钻井液的滤失量。另外，疏水纳米sio2具有价廉易得、与油层环境适配性好等优点，可以堵塞纳米级孔隙，降低岩层渗透率，降低页岩地层井筒不稳定性、减少滤失、降低摩擦等。亲油mos2具有特殊的二维层级结构，抗温性能好，亲油mos2的引入可有效的降低钻井液的摩阻性能，提高钻井液润滑性，减小钻头、钻具的磨损，延长使用寿命。同时，片状形态的mos2还可以更为有效的封堵底层缝隙和裂缝，与颗粒状的纳米sio2和caco3堵漏材料结合，能够更有效的应对地层中各种形状的漏点，有效降低钻井液滤失量。

7、本发明的堵漏剂在油基钻井液中分散均匀，性能稳定，具有较好的抗高温稳定性，高温下在油基钻井液中不发生聚集，堵漏剂中固体颗粒的粒径分布范围宽，有利于提高封堵各种不同宽度的裂缝，并且可以改善钻井液的流变性能及润滑性能，且无毒无污染、对环境无影响。

8、优选地，所述硅藻土的300目筛余物的质量分数不大于2％。硅藻土的粒度的过大，会造成堵漏作用较差。

9、优选地，所述疏水纳米二氧化硅的粒度为100～500nm。疏水纳米二氧化硅的粒度过大，会造成堵漏效果不佳，粒度过小，会使堵漏浆粘度过大。

10、优选地，所述亲油性片状二硫化钼的粒度为100～1200nm。亲油性片状二硫化钼的粒度过大，会造成堵漏效果不佳，粒度过小，会使堵漏浆粘度过大。

11、优选地，所述亲油性碳酸钙的粒度为100～1200nm。亲油性碳酸钙的粒度过大，会造成堵漏效果不佳，粒度过小，会使堵漏浆粘度过大。

12、优选地，所述疏水纳米二氧化硅为硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅。

13、优选地，所述硅烷偶联剂为烷基三烷氧基硅烷。优选地，所述烷基三烷氧基硅烷中的烷基为十烷基、十一烷基、十二烷基或十三烷基。优选地，所述烷基三烷氧基硅烷中的烷氧基选自甲氧基、乙氧基、丙氧基中的一种或任意组合。例如，所述硅烷偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷。

14、优选地，所述疏水纳米二氧化硅由包括以下步骤的方法制得：将纳米二氧化硅和硅烷偶联剂在有机溶剂中混合反应，固液分离，干燥后得到疏水纳米二氧化硅。纳米二氧化硅和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷(dtms)的反应过程如图1所示。

15、优选地，每3～9g纳米二氧化硅采用的硅烷偶联剂的体积为6～10ml。

16、优选地，制备疏水纳米二氧化硅时所进行的混合反应的温度为50～70℃，时间为2～5h。

17、优选地，制备疏水纳米二氧化硅时所用的有机溶剂由乙醇和n,n-二甲基甲酰胺组成。优选地，所述乙醇和n,n-二甲基甲酰胺的体积比为(90～120):(25～50)。优选地，制备疏水纳米二氧化硅时，每3～9g纳米二氧化硅对应采用的有机溶剂的体积为x～yml，制备x～yml的有机溶剂所用的乙醇的体积为90～120ml。

18、优选地，所述季铵盐类表面活性剂为季铵盐类阳离子表面活性剂。优选地，所述季铵盐类表面活性剂为烷基烷氧基季铵盐。优选地，所述烷基烷氧基季铵盐为烷基三烷氧基季铵盐。优选地，所述烷基三烷氧基季铵盐中的烷基为十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基或十六烷基。优选地，所述烷基三烷氧基季铵盐中的烷氧基选自甲氧基、乙氧基、丙氧基中的一种或任意组合。例如，所述季铵盐类表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

19、优选地，所述亲油性片状二硫化钼由包括以下步骤的方法制得：将片状二硫化钼和季铵盐类表面活性剂在水中混合反应，固液分离，干燥后得到亲油性片状二硫化钼。片状二硫化钼和十六烷基三甲基溴化铵(ctab)的反应过程如图2所示。

20、优选地，制备亲油性片状二硫化钼时所用的片状二硫化钼和季铵盐类表面活性剂的质量比为(3～9):(0.15～0.45)。

21、优选地，制备亲油性片状二硫化钼时所进行的混合反应的温度为60～80℃，时间为2～4h。

22、优选地，所述脂肪酸改性碳酸钙为c15～c18脂肪酸改性的碳酸钙。例如，所述脂肪酸改性碳酸钙为油酸改性的碳酸钙。

23、优选地，所述脂肪酸改性碳酸钙由包括以下步骤的方法制得：将碳酸钙和脂肪酸在有机溶剂中混合反应，固液分离，干燥后得到脂肪酸改性碳酸钙。碳酸钙和油酸的反应过程如图3所示。

24、优选地，制备脂肪酸改性碳酸钙时所用的碳酸钙和脂肪酸的质量比为(6～18):(5.4～9)。

25、优选地，制备脂肪酸改性碳酸钙时所进行的混合反应的温度为50～70℃，时间为2～4h。

26、本发明的堵漏剂用于油基钻井液时，亲油性片状二硫化钼表面的季铵盐类表面活性剂对疏水纳米二氧化硅表面的硅烷偶联剂基团有粘结作用，亲油性片状二硫化钼可以粘附大量的疏水纳米二氧化硅，形成复合材料，如图4所示，然后复合材料可以与粒径较大的亲油性碳酸钙进一步复合，如图5所示，由于亲油性碳酸钙和亲油性片状二硫化钼均有一定的粒径分布，因此，可以形成多相层级复配堵漏剂，同时发挥堵漏作用和减摩抗磨作用。

27、本发明的堵漏剂的制备方法所采用的技术方案为：

28、如上所述的堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：将配方量的各组分混匀，得到堵漏剂。

29、本发明的堵漏剂的制备方法操作简单，制备的堵漏剂在油基钻井液中分散均匀，性能稳定，具有较好的抗高温稳定性，高温下在油基钻井液中不发生聚集，堵漏剂中固体颗粒的粒径分布范围宽，有利于提高封堵各种不同宽度的裂缝，并且可以改善钻井液的流变性能及润滑性能，且无毒无污染、对环境无影响。

30、本发明的堵漏剂在油基钻井液中的应用所采用的技术方案为：

31、如上所述的堵漏剂在油基钻井液中的应用。

32、本发明的堵漏剂用于油基钻井液中，具有分散均匀，性能稳定的优点，制备的油基钻井液可封堵各种不同宽度的裂缝，并且具有良好的流变性能及润滑性能。

33、优选地，所述油基钻井液主要由堵漏剂和油基泥浆组成，所述油基泥浆主要由油、乳化剂、润湿剂、重晶石粉、有机土、碱性调节剂和降滤失剂组成。

34、优选地，所述乳化剂包括主乳化剂和辅乳化剂。优选地，所述主乳化剂和辅乳化剂的质量比为2:(2.1～3)。例如，所述主乳化剂和辅乳化剂的质量比为2:2.4。

35、优选地，在所述油基泥浆中，所述乳化剂的质量分数为4～5％；所述润湿剂的质量分数为2～3％；所述重晶石粉的质量分数为3～6％；所述有机土的质量分数为2～5％；所述碱性调节剂的质量分数为2.5～4.5％；所述降滤失剂的质量分数为2～4％。

36、例如，在所述油基泥浆中，所述乳化剂的质量分数为4.4％；所述润湿剂的质量分数为2％；所述重晶石粉的质量分数为3～6％；所述有机土的质量分数为2.5％；所述碱性调节剂的质量分数为3％；所述降滤失剂的质量分数为3％。

37、优选地，所述主乳化剂为甲基丙烯酸羟丙磺酸盐；所述辅乳化剂为烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚；所述润湿剂为烯丙氧基羟丙磺酸盐；所述碱性调节剂为氧化钙；所述降滤失剂为氯化钙。