一种可水解暂堵剂及可降解钻井液的制作方法

本发明属于钻井液，特别涉及一种可水解暂堵剂及可降解钻井液。

背景技术：

1、钻完井液储层保护技术是实现钻井地质目标、提高单井产能、提高储层动用程度的关键技术。常规钻完井液储层保护技术多采用在钻完井液中加入油溶性树脂或可酸溶的级配碳酸钙(即粒径级配碳酸钙)对储层孔隙进行的屏蔽暂堵，进而利用生产改造过程中的油溶剂或酸液进行解堵以恢复储层渗透率。

2、然而对于气藏特别是裂缝性气藏，常规储层保护用钻井液对储层孔隙的屏蔽暂堵能力不能满足储层保护要求。其原因在于，在气藏中，油溶性树脂的可溶解率大大降低，而碳酸钙等颗粒类可酸溶暂堵颗粒对裂缝的屏蔽能力较低。此外，可酸溶封堵颗粒必须依赖完井后的酸化改造才能实现解堵从而达到储层保护效果，但是并非所有井都开展酸化改造措施，这一点也限制了酸溶封堵颗粒型钻井液的应用范围。

3、为了提高钻完井液储层保护技术对油气藏特别是裂缝性油气藏的储层保护效果，提高钻完井液储层保护技术在气藏以及不经酸化改造的油气藏钻完井过程中的适用性，需要研发一种能够高效封堵裂缝性气藏并在储层温度、压力等原位条件下自动降解的储层保护用钻井液体系。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种能够高效封堵裂缝性气藏并在储层温度、压力等原位条件下自动降解的储层保护用钻井液及该钻井液用暂堵剂，用以提高钻完井液储层保护技术对油气藏特别是裂缝性油气藏的储层保护效果、提高钻完井液储层保护技术在气藏以及不经酸化改造的油气藏钻完井过程中的适用性。

2、为了解决上述问题，本发明提供了如下三方面的技术方案。

3、第一方面，本发明提供了一种可水解暂堵剂，该可水解暂堵剂包含高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的共混材料；其中，所述高分子量聚乳酸指数均分子量≥1500万的聚乳酸；以可水解暂堵剂质量为100％计，所述聚乳酸与可酸溶颗粒的共混材料的质量含量为20％-50％；高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的质量比为1:2-1:8。

4、该可水解暂堵剂能够很好的适用于高温钻井液，高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的共混材料在高温钻井液中能够水解且在高温条件下具有很好的封堵性能。

5、根据第一方面的优选实施方式，所述可酸溶颗粒可以但不限于包括纳米碳酸钙、壳聚糖和四氧化三锰中的至少一种，此时所述高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的共混材料可以但不限于包括高分子量聚乳酸与纳米碳酸钙的共混材料、高分子量聚乳酸与壳聚糖的共混材料、高分子量聚乳酸与四氧化三锰的共混材料、高分子量聚乳酸与纳米碳酸钙和壳聚糖的共混材料、高分子量聚乳酸与纳米碳酸钙和四氧化三锰的共混材料、高分子量聚乳酸与四氧化三锰和壳聚糖的共混材料、以及高分子量聚乳酸与纳米碳酸钙和壳聚糖和四氧化三锰的共混材料中的一种或两种以上的组合；

6、进一步地，所述高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的共混材料可以为纤维状也可以为颗粒状；

7、进一步地，所述壳聚糖的重均分子量≤50000。

8、根据第一方面的优选实施方式，所述可水解暂堵剂进一步包含高分子量聚乳酸纤维(pla纤维)、聚丁二酸丁二醇酯纤维、聚(3-羟基丁酸-共3-羟基戊酸)纤维和有机共混聚乳酸纤维中的一种或两种以上的组合；所述高分子量聚乳酸纤维指数均分子量≥1500万的聚乳酸纤维；

9、进一步地，所述有机共混聚乳酸纤维可以但不限于包括高分子量聚乳酸与聚(3-羟基丁酸-共3-羟基戊酸)的共混纤维、高分子量聚乳酸与聚丁二酸丁二醇酯的共混纤维、以及高分子量聚乳酸与聚(3-羟基丁酸-共3-羟基戊酸)和聚丁二酸丁二醇酯的共混纤维中的一种或两种以上的组合；其中，所述高分子量聚乳酸指数均分子量≥1500万的聚乳酸；

10、进一步地，所述聚丁二酸丁二醇酯纤维的重均分子量≥100000；

11、进一步地，所述聚(3-羟基丁酸-共3-羟基戊酸)纤维的数均分子量≥85000。

12、高分子量聚乳酸、聚(3-羟基丁酸-共3-羟基戊酸)、聚丁二酸丁二醇酯的热变形温度较高，制备成不同长度的纤维，在钻井液中能够起到很好的拉筋架桥的功能。

13、根据第一方面的优选实施方式，所述可水解暂堵剂进一步包含低分子量聚乳酸和/或聚乙醇酸；其中，低分子量聚乳酸指数均分子量≤500万的聚乳酸；

14、低分子量聚乳酸、聚乙醇酸的热变形温度较低，在高温钻井液中以粘稠团状物存在，可以进一步封堵泥饼和岩石中的细微孔隙。

15、根据第一方面的优选实施方式，所述可水解暂堵剂进一步包含可酸溶颗粒；

16、进一步地，所述可酸溶颗粒可以但不限于包括纳米碳酸钙、壳聚糖和四氧化三锰中的至少一种。

17、上述可降解钻井液中，聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚(3-羟基丁酸-共3-羟基戊酸)、聚乙醇酸的降解产物的溶液均为酸性，可以溶解碳酸钙、壳聚糖、四氧化三锰等可酸溶颗粒，有助于解除碳酸钙、壳聚糖、四氧化三锰等可酸溶颗粒对储层孔隙的封堵。其中，聚乳酸的降解产物为乳酸，乳酸的强度大于碳酸；聚乙醇酸的降解产物为乙醇酸，乙醇酸的强度大于碳酸；聚丁二酸丁二醇酯的降解产物之一为丁二酸，丁二酸的强度大于碳酸；聚(3-羟基丁酸-共3-羟基戊酸)的降解物主要为羟基丁酸，羟基丁酸的强度大于碳酸。

18、根据第一方面的优选实施方式，所述可水解暂堵剂包含低分子量聚乳酸和/或聚乙醇酸，包含高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的共混纤维、高分子量聚乳酸纤维(pla纤维)、聚丁二酸丁二醇酯纤维、聚(3-羟基丁酸-共3-羟基戊酸)纤维和有机共混聚乳酸纤维中的一种或两种以上的组合，包含高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的共混颗粒和可酸溶颗粒中的一种或两种以上的组合；且所述可水解暂堵剂包含高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的共混纤维和高分子量聚乳酸与可酸溶颗粒的共混颗粒中的至少一种；

19、此时，可水解暂堵剂在钻井液中分别以粘稠胶状、颗粒状和纤维状存在，其中，纤维状封堵剂可以在裂缝端面迅速拉筋架桥，颗粒类封堵剂在纤维空隙中填充，粘稠胶状封堵剂进一步填充细微孔隙，通过不同形态可降解封堵剂的协同作用，大大提高钻井液对裂缝储层的储层保护效果；至于在钻井液中以粘稠胶状、颗粒状和纤维状存在的可水解暂堵剂的组分的配比根据实际地层情况进行确定即可。

20、第二方面，本发明提供了一种可降解钻井液，其中，该可降解钻井液包含：

21、1000重量份的水、30-50重量份的土、5-10重量份的碱液、20-50重量份的聚醚多元醇、10-20重量份的高分子聚合物、30-50重量份的纳米乳液、2-6重量份的丙烯类共聚物、20-50重量份的本发明第一方面提供的可水解暂堵剂；

22、其中，所述高分子聚合物可以但不限于包括改性淀粉、改性纤维素、聚丙烯腈类衍生物、聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯甲酸乙醇酯和聚乙烯类衍生物中的一种或两种以上的组合。

23、根据第二方面的优选实施方式，所述水的含盐量小于500mg/l、ph＝6.5-7.3、浊度≤1.00ntu。

24、根据第二方面的优选实施方式，所述土可以但不限于包括膨润土、伊蒙混层、绿蒙混层、蒙脱石和高岭土中的一种或两种以上的组合；

25、进一步地，所述膨润土可以但不限于选用钙基膨润土和钠基膨润土中的一种或两种以上的组合；

26、进一步地，所述膨润土可以但不限于选用纳米级膨润土；

27、进一步地，所述膨润土可以但不限于选用有机膨润土。

28、根据第二方面的优选实施方式，所述土具备如下特征：95％的土可以过400目的筛子，含砂量≤4％，蒙脱石的质量含量(以土的总质量为基准)不低于40％，密度为4.5g/cm3-5.5g/cm3，含水率(以土的总质量为基准)＜5wt％。

29、根据第二方面的优选实施方式，所述碱液可以但不限于包括氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液、氢氧化镁溶液、碳酸钠溶液中的一种或两种以上的组合。

30、根据第二方面的优选实施方式，所述碱液具备如下特征：碱液中碱的质量浓度为10％-20％，ph值＞12。

31、根据第二方面的优选实施方式，所述聚醚多元醇可以但不限于包括聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、丙二醇嵌段聚醚、聚丙二醇单甲醚、烯丙醇聚氧烷基醚、聚丙二醇单甲醚和丙二醇聚醚等中的一种或两种以上的组合。

32、根据第二方面的优选实施方式，所述聚醚多元醇具备如下特征：平均重均分子量为2000-6500，钾、钠离子质量浓度(以聚醚多元醇总质量为基准)＜10ppm，含水率＜0.1wt％，酸值＜0.10mgkoh/g。

33、根据第二方面的优选实施方式，所述丙烯类共聚物选用丙烯酸共聚物；

34、进一步地，所述丙烯酸共聚物可以但不限于包括丙烯酸-丙烯酸甲酯-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、甲基丙烯酰基乙基甜菜碱、丙烯酰胺丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或两种以上的组合。

35、根据第二方面的优选实施方式，所述改性淀粉的分子式为：

36、

37、根据第二方面的优选实施方式，所述改性纤维素可以但不限于包括羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、木质纤维素和甲基纤维素中的一种或两种以上的组合。

38、根据第二方面的优选实施方式，所述聚苯甲酸乙醇酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。

39、根据第二方面的优选实施方式，所述聚乙烯类衍生物包括聚氧化乙烯。

40、根据第二方面的优选实施方式，所述改性纤维素的重均分子量为150万-250万。

41、根据第二方面的优选实施方式，所述聚丙烯腈类衍生物的数均分子量为50000-106000。

42、根据第二方面的优选实施方式，所述聚丙烯酰胺类衍生物的数均分子量为5000-10000。

43、根据第二方面的优选实施方式，所述聚乙烯类衍生物的数均分子量为150万以上。

44、根据第二方面的优选实施方式，所述聚苯甲酸乙醇酯的数均分子量为2万以上。

45、根据第二方面的优选实施方式，所述高分子聚合物具备如下特征：1％质量浓度(以高分子聚合物溶液总质量为基准的高分子聚合物的质量浓度)的高分子聚合物水溶液在25℃下的黏度为500-1000cps，用10％质量浓度(以nacl溶液总质量为基准的nacl的质量浓度)的nacl溶液配制的1％质量浓度(以高分子聚合物溶液总质量为基准的高分子聚合物的质量浓度)的高分子聚合物溶液，在25℃下的黏度为100-500cps。

46、根据第二方面的优选实施方式，所述纳米乳液可以但不限于包括聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚苯乙烯乳液、聚丙烯酸苯丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、聚丙烯酸酯乳液和聚丙烯酸酯乳液中的一种或两种以上的组合。

47、根据第二方面的优选实施方式，所述纳米乳液的粒径为10纳米-150纳米。

48、根据第二方面的优选实施方式，所述可降解钻井液进一步包含高密度矿粉；

49、所述高密度矿粉的加入量根据可降解钻井液所需要的密度进行确定，在一具体实施方式中，将除高密度矿粉之外的其他原料混匀后加入高密度矿粉将可降解钻井液加重至所需密度；

50、进一步地，所述高密度矿粉可以但不限于包括重晶石粉，铁矿粉、钛铁矿粉和锰矿粉中的一种或两种以上的组合；

51、进一步地，所述高密度矿粉具备如下特征：有效物含量＞85％，密度＞4.0g/cm3，d50＜100μm。

52、根据第二方面的优选实施方式，以1000重量份的水为基准，所述可降解钻井液进一步包含10-30重量份的耐高温牺牲剂；

53、进一步地，所述耐高温牺牲剂可以但不限于包括对苯二酚、氢醌、联氨、硫脲、亚硫酸氢钠、四乙基戊胺、和肼中的一种或两种以上的组合。

54、第三方面，本发明提供了一种可降解钻井液的制备方法，其中，该方法包括

55、将除高密度矿粉之外的其他原料混匀后加入高密度矿粉将可降解钻井液加重至所需密度。

56、举例而言：可降解钻井液的制备方法包括：

57、(1)将1000重量份的水与30-50重量份土混合；优选地，在11000r/min搅拌速率下搅拌混合20分钟，然后在25℃±1℃条件下静置24小时；

58、(2)将步骤(1)所得的混合物与20-50重量份的聚醚多元醇混合；优选地，当选用多种聚醚多元醇时，则各种聚醚多元醇依次加入，且每加入一种聚醚多元醇后以11000r/min速率搅拌10分钟；

59、(3)将步骤(2)所得的混合物与2-6重量份的丙烯类共聚物混合；优选地，当选用多种丙烯类共聚物时，则各种丙烯类共聚物依次加入，且每加入一种丙烯类共聚物后以11000r/min速率搅拌10分钟；

60、(4)将步骤(3)所得的混合物与30-50重量份的纳米乳液混合；优选地，当选用多种纳米乳液时，则各种纳米乳液依次加入，且每加入一种纳米乳液后以11000r/min速率搅拌10分钟；

61、(5)将步骤(4)所得的混合物与10-20重量份的高分子聚合物混合；优选地，当选用多种高分子聚合物时，则各种高分子聚合物依次加入，且每加入一种高分子聚合物后以11000r/min速率搅拌10分钟；

62、(6)将步骤(5)所得的混合物与可水解暂堵剂混合；优选地，当选用多种可水解暂堵剂时，则各种可水解暂堵剂依次加入，且每加入一种可水解暂堵剂后以11000r/min速率搅拌10分钟；

63、(7)将步骤(6)所得的混合物与10-30重量份耐高温牺牲剂混合；优选地，在11000r/min搅拌速率下搅拌混合20分钟；

64、(8)将步骤(7)所得的混合物与5-10重量份的碱液混合；优选地，在11000r/min搅拌速率下搅拌混合10分钟；

65、(9)向步骤(8)所得的混合物中加入高密度矿粉至可降解钻井液所需密度；优选地，加入高密度矿粉后搅拌1小时。

66、本发明提供的可降解钻井液是一种储层保护用钻井液，兼顾了钻井液的可降解性能和储层保护性能，既能满足海洋、环境敏感区对钻井液的环保要求，又能降低钻完井过程中储层损害程度。在储层温度＜140℃的情况下，钻井液中所有处理剂的可降解(可溶解)重量比可达60％以上(按照各处理剂的最高加量计算，可溶解包括可溶于水和可溶于酸，各处理剂中只有土不能降解和溶解)，当温度超过140℃时，钻井液的的可降解(可溶解)重量比也可达45％以上。而现有的可降解钻井液的可降解(可溶解)率普遍＜25％。

67、本发明提供的可降解钻井液使用了特殊的可水解暂堵剂，可显著提升对裂缝的封堵率(相同试验条件下，可将对0.5mm裂缝的封堵率从75％提高至92％以上)。可降解钻井液中固相可降解(可溶解)比例提高，不经酸化只依靠可水解暂堵剂产生的酸液环境，裂缝岩心的渗透率恢复值可达90％以上，远高于常规钻井液的65％。

68、本发明提供的可降解钻井液能够提高钻完井液储层保护技术对油气藏特别是裂缝性油气藏的储层保护效果、提高钻完井液储层保护技术在气藏以及不经酸化改造的油气藏钻完井过程中的适用性。