一种自适应纳米封堵剂的研制在水基钻井液体系中的应用研究

来源：石油科学通报杂志2024年第6期北京时间：

作者：贾永红；吴家乐；张蔚；叶安臣；崔新环；杨丽丽

单位：中国石油集团西部钻探工程有限公司钻井液公司,克拉玛依 834000%中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京 102249

摘要：新疆玛湖井区纳微孔隙裂缝地层发育,多次出现塌漏同层现象,导致井壁失稳严重,严重影响钻井进程.本文采用水溶液聚合方法,以KH570 改性纳米二氧化硅为"核",通过加成反应将 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵接枝在mSiO2 表面,制备了一种抗高温的自适应强封堵剂.实验结果表明,XZ-APA的形态为球形,尺寸在 40～135 nm之间;XZ-APA粒径随温度、浓度变化而自适应膨胀,温度从25℃升高至 65℃时,D50 从 124.2 nm膨胀为 805.5 nm.浓度从 0.1 g/L增加至 10 g/L时,D50 从 105 nm膨胀至3.2 μm,达到微米级别,可实现纳微孔隙裂缝地层的多级封堵.砂床实验中,3%XZ-APA使40～60 目、60～80 目砂床的漏失量从119 mL、128 mL减少至 29 mL、25 mL.压力传递实验中,3%XZ-APA对玛湖井区的岩心(岩心特征)也具有良好的封堵效果,压力传递速率降低率达 72%以上.在钻井液体系中加入 2%XZ-APA,可将 40～60目砂床的漏失量从3.2 mL降低至 1.2 mL,可承压6 MPa以上,使 20～40 目砂床的漏失量从全漏(300 mL)降低至44 mL,承压能力从 1 MPa升至 6 MPa以上,表明XZ-APA在WBDFs中可以有效封堵,提高承压能力.同时,其封堵效果优于常规封堵材料(如沥青等),且可与常规封堵材料复合使用,封堵效果更好.本文以XZ-APA为核心处理剂,形成了一套适用于玛湖井区的抗高温自适应强封堵水基钻井液体系,有助于解决玛湖井区滤液侵入导致的井壁失稳问题.

关键词：钻井液,自适应,封堵剂,纳米材料,水基钻井液体系