纳米封堵剂性能评价及机理分析

页岩气开发中,保证井壁稳定是其关键技术之一,钻井液良好的封堵能力是井壁稳定的基础,而封堵剂则是钻井液良好封堵能力的基本保障。但泥页岩地层微裂缝微孔隙发育多,通常处于纳微米级,渗透率极低,普通封堵剂固相颗粒粒径较大,难以进入泥页岩地层形成有效的封堵,而纳米级封堵剂则能对泥页岩地层表现出良好的封堵性能。文章在分析前人对封堵剂评价方法基础上,采用不同级配固相颗粒人造滤饼的方法来模拟泥页岩低孔低渗的特性,对3种封堵剂(聚合醇JH-1,纳米LAT,纳米Fe_3O_4)在不同的温度及浓度加量条件下进行了封堵性能评价,确定了3种封堵剂的适用温度和佳加量,并对它们的封堵机理进行了简单的分析。

球状凝胶复合封堵剂的研制与应用

为解决涪陵地区页岩气储层层理、裂缝发育导致的油基钻井液漏失严重的问题,通过分析页岩气地质特征及油基钻井液特性,研制出纳微米级可变形球状凝胶,辅配优选出的片状、纤维状封堵材料,合成了球状凝胶复合封堵剂。室内评价表明,在油基钻井液中加入2.4%球状凝胶复合封堵剂后,高温高压滤饼厚度由4.0mm减小至1.5mm,高温高压滤饼渗透率降低97.66%,20/40目石英砂床封堵承压能力由2 MPa提高至17 MPa。该球状凝胶复合封堵剂在涪陵地区66口井的现场应用结果表明,其与油基钻井液的配伍性好,可随钻封堵微孔、微裂缝,防止或减少钻井液漏失,从而有效降低油基钻井液的钻进损耗。

一种页岩地层环保型纳米封堵剂的研制及性能评价

以酰胺、2-酰胺-2-丙磺酸和液体石蜡为原料,在以偶氮二异庚腈为引发剂的条件下合成出一种页岩地层用纳米封堵剂LNM,通过红外光谱分析、热重分析和粒度实验对其结构进行表征,同时对其封堵性能和环保性能进行评价。结果表明:在1 625 cm~(-1)处没有出现峰值,表明C=C的伸缩振动峰消失并打开,、醚基、羰基、亚等基团峰值均存在;产物在320℃以下不容易发生分解,结构稳定;LNM粒度中值在未使用分散手段前达到132nm,已经达到了纳米级别。建立模拟页岩地层微裂缝评价封堵性能评价方法,在各类纳米封堵材料评价中,纳米封堵材料LNM具有优异的封堵能力,堵剂加量1%渗透率降低超过40%。当加量超过5%时,渗透率降低率接近70%。当加量为9%时,泥饼封堵时测试的渗透率可以达到2.862×10~(-4) mD,较封堵前的1.316 4×10~(-3) mD下降了78.26%;EC50=48 091 mg·L~(-1),表明LNM***,对环境无害,达到环保要求。