碳纳米管封堵剂及其制备方法和应用以及压井液与流程

本发明涉及油气开发，具体涉及一种碳纳米管封堵剂及其制备方法和应用。此外，本发明还涉及含有碳纳米管封堵剂的压井液。

背景技术：

1、致密油气藏储层渗透率≤0.1md，孔喉与微裂缝分布不均匀，尺寸范围为几纳米到几百微米。在油气开发过程中，完井阶段应用的压井液主要成分是水以及一些化学物质，具有特定稠度、粘度和密度等性质，它被注入油气井内创建一定的压力来防止地层气体、油或水不受控制地从井中喷出。压井液长时间滞留于储层内，如果封堵效果不理想，容易出现封堵不及时，较多液体进入地层裂缝，减弱了井壁结构力，造成井壁力学失稳问题，其很大程度上是由于压井液封堵性不足导致的。对于致密油气藏孔缝分布不均的储层内井段，如采用常规微米级或纳米级封堵剂配制压井液，由于封堵剂的粒径、形状与孔缝不匹配，微米级封堵剂对极小的纳米级裂孔缝不能做到快速有效的封堵，纳米级封堵剂则不能高效封堵相对大尺寸的微米级孔缝；另外，由于常规刚性封堵剂在井壁的吸附能力不足也是导致封堵效果不理想。上述原因最终会导致压井液在储层内滤失量较大，储层保护效果不好。

2、针对常规纳米封堵剂无法同时封堵纳米级与微米级共存的非均质孔缝问题，国内外学者开展了大量新型封堵材料的研究，但目前公开文献仍未见针对性产品报道，更未开展过相应盐水压井液研究。亟需开展吸附性强的纳米封堵剂新产品研发，形成封堵性强的盐水压井液，满足致密油气藏开发过程中储层保护需要。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中常规纳米封堵剂无法同时封堵纳米级与微米级共存的非均质孔缝的问题，提供了一种碳纳米管封堵剂及其制备方法和应用以及压井液。该封堵剂对于纳米级与微米级孔缝共存的非均质储层岩心具有较好的封堵性，在应用于盐水压井液中仍具有较好的封堵效果，能够降低压井液在储层内滤失量，减少压井液对储层伤害。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种碳纳米管封堵剂，该封堵剂在密度为1.1-1.3g/ml的溶剂中的分子聚集体流体动力学粒径d10=13.4-15μm，d50=87.5-88.3μm，d90=207-215μm，吸附力为0.6-0.7mn。

3、本发明第二方面提供一种碳纳米管封堵剂的制备方法，所述制备方法包括：在脱水剂的条件下，将改性纳米二氧化硅和氨基化碳纳米管进行接触反应i，所述改性纳米二氧化硅包括羟基化纳米二氧化硅和修饰在所述羟基化纳米二氧化硅上的修饰基团a，所述修饰基团a的结构如式（i）所示；

4、式（i），其中，r1不存在或为c1-c6亚烷基，i为0-4的自然数，j为0-2的自然数，ra和rb各自独立地为羟基取代的c1-c6烷基、氨基取代的c1-c6烷基、羟基或氨基。

5、本发明第三方面提供一种上述第二方法提供的制备方法制得的碳纳米管封堵剂。

6、本发明第四方面提供一种上述第一方面所述的碳纳米管封堵剂或上述第三方面所述的的封堵剂在盐水压井液中的应用。

7、本发明第五方面提供一种压井液，所述压井液中含有上述第一方面所述的碳纳米管封堵剂或上述第三方面所述的碳纳米管封堵剂，所述压井液中还含有水和甲酸盐。

8、通过上述技术方案，本发明提供的封堵剂，其在密度为1.1-1.3g/ml的溶剂中的分子聚集体流体动力学粒径d10=13.4-14.6μm，d50=87.5-88.3μm，d90=207-215μm，吸附力为0.6-0.7mn，使其在针对纳米级与微米级孔缝共存的非均质储层岩心具有较好的封堵性，在应用于盐水压井液中仍具有较好的封堵效果。在应用于压井液时能随着压井液的注入吸附聚集在岩石孔缝进口外壁形成封堵层，在储层中有较好的降滤失效果，且能够减少压井液对储层的伤害。

技术特征：

1.一种碳纳米管封堵剂，其特征在于，该封堵剂在密度为1.1-1.3g/ml的溶剂中的分子聚集体流体动力学粒径d10=13.4-15μm，d50=87.5-88.3μm，d90=207-215.3μm，吸附力为0.6-0.7mn。

2.根据权利要求1所述的封堵剂，其特征在于，所述封堵剂含有改性碳纳米管，其中，所述改性碳纳米管包括氨基化碳纳米管和负载在所述氨基化碳纳米管上的改性纳米二氧化硅，所述改性纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅颗粒和修饰在所述纳米二氧化硅颗粒上的修饰基团a，所述修饰基团a的结构如式（i）所示，

3.根据权利要求2所述的封堵剂，其特征在于，r1不存在或为c1-c2亚烷基，i为0，j为0-1的自然数，rb为氨基取代的c1-c4烷基或羟基。

4.根据权利要求3所述的封堵剂，其特征在于，r1为亚甲基，j为0或1，rb为羟基。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的封堵剂，其特征在于，所述氨基化碳纳米管、所述纳米二氧化硅颗粒和修饰基团a的质量比为0.015-0.04:1:0.6-1。

6.一种碳纳米管封堵剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在脱水的条件下，将改性纳米二氧化硅和氨基化碳纳米管进行接触反应i；其中，所述改性纳米二氧化硅包括羟基化纳米二氧化硅颗粒和修饰在所述羟基化纳米二氧化硅颗粒上的修饰基团a，所述修饰基团a的结构如式（i）所示；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化碳纳米管的直径为8-15nm，长度≤50μm，氨基含量为0.4-0.5质量%。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅和所述氨基化碳纳米管的质量比为50-100:1；和/或，

9.根据权利要求6至8中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括：在溶剂存在的条件下，将羟基化纳米二氧化硅和氨基羟基萘进行接触反应ii。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水，所述接触反应ii的条件包括：温度为40-80℃，时间为4-6h；和/或，

11.一种权利要求6至10中任意一项所述的制备方法制得的碳纳米管封堵剂。

12.一种权利要求1至5和11中任意一项所述的碳纳米管封堵剂在盐水压井液中的应用。

13.一种压井液，其特征在于，所述压井液中含有权利要求1至5和11中任意一项所述的碳纳米管封堵剂，以及水和甲酸盐。

14.根据权利要求13所述的压井液，其特征在于，相对于100ml的水，所述封堵剂的含量为0.1-0.3g，所述甲酸盐的含量为15-220g；和/或，

技术总结本发明涉及油气开发技术领域，公开了一种封堵剂及其制备方法和应用。该封堵剂在密度为1.1‑1.3g/mL的溶剂中的分子聚集体流体动力学粒径D<subgt;10</subgt;=13.4‑15μm，D<subgt;50</subgt;=87.5‑88.3μm，D<subgt;90</subgt;=207‑215μm，吸附力为0.6‑0.7mN。该封堵剂对于纳米级与微米级孔缝共存的非均质储层岩心具有较好的封堵性，能够降低压井液在储层内滤失量，减少压井液对储层伤害。技术研发人员：潘宝风,尹琅,兰林,刘徐慧,杨东梅,陈玉华受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/5