用于无土相钻井液的添加剂组合物及其应用和钻井液及其制备方法与流程

本发明涉及油气井钻采，具体涉及一种用于无土相钻井液的添加剂组合物及其应用和钻井液及其制备方法。

背景技术：

1、低渗油气藏在钻采过程中极易因外来流体和固相侵入造成水敏、水锁、堵塞等各种污染伤害，钻井液是造成储层伤害的主要因素之一。

2、低渗油气藏储层渗透率低，孔隙度和孔喉较小，钻井过程中，钻井液滤液在毛细管作用下容易侵入到地层深部，使储层含水饱和度不断增大，从而造成气相渗透率的不断下降。研究表明，当含水饱和度由20%增大至80%时，岩心的气相渗透率损害率达90%以上，水锁伤害是低渗油气藏储层伤害的主要因素之一。另外，低渗储层渗流通道小，黏土水化膨胀、分散、运移易堵塞较细孔喉，造成水敏、盐敏伤害，也会导致储层渗透率的下降。

3、钻井液中存在多种固相颗粒，如膨润土和加重剂等。固相颗粒侵入也是造成低渗储层伤害的主要因素之一。钻井液中小于油气层孔喉直径或裂缝宽度的固相颗粒在钻井液有效液柱压力与地层孔隙压力之间形成的压差作用下侵入孔喉或裂缝形成堵塞，造成储层伤害，侵入深度从几厘米到几十厘米不等，这种伤害是必然的，直到内、外泥饼完全形成之后才会停止。固相伤害的严重程度随钻井过程中的压差、与地层的接触时间增大而增加；随固相含量的增加而加剧；固相伤害的严重程度还与固相颗粒尺寸大小、封堵颗粒级配、工作液的滤失性能等相关。钻井过程中必须强化对储层中较大孔喉的暂堵和保护，阻止钻井液固相侵入储层深部。

4、现有的储层保护钻井液技术以屏蔽暂堵技术为主，屏蔽暂堵技术是在钻井液中加入各种类型和尺寸的固相颗粒，油气层被钻开时，钻井液短时间内在井壁附近形成渗透率接近零的屏蔽暂堵带，能有效防止工作液中固相粒子入侵，减少地层损害。

5、以屏蔽暂堵技术为基础的储层保护钻井液要想产生良好的屏蔽暂堵作用，必须准确了解储层孔喉大小和微裂缝宽度，同时确保暂堵层能实现零渗透率，由于储层的非均质性特点、封堵材料级配不合理或纳米封堵材料的有效封堵性能不足等问题，常常导致屏蔽暂堵效果不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的以屏蔽暂堵技术为基础的钻井液的封堵效果不理想的问题，提供一种用于无土相钻井液的添加剂组合物、钻井液及其制备方法，该降滤失组合物在用于钻井液时能够形成快速有效封堵，降低钻井滤失量，同时能够有效提高钻井液的24h渗透率恢复率，有利于储层保护。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于无土相钻井液的添加剂组合物，该组合物中含有改性纳米二氧化硅和阴离子聚合物降滤失剂，所述改性纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅颗粒以及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、（i），其中，r1、r2、r3和r4各自独立地选自c1-c6烷基、氨基取代的c1-c6烷基、羟基取代的c1-c6烷基、氨基、羟基或氢，r5不存在或为c1-c6亚烷基。

4、本发明第二方面提供一种上述添加剂组合物作为降滤失组合物在钻井液中的应用。

5、本发明第二方面提供一种钻井液，所述钻井液含有上述添加剂组合物和溶剂。

6、本发明第三方面提供一种钻井液的制备方法，所述制备方法包括：将原料组分和溶剂混合，所述原料组分含有上述添加剂组合物。

7、通过上述技术方案，本发明提供的添加剂组合物，通过具有式（i）所示的修饰基团a的改性纳米二氧化硅和阴离子聚合物降滤失剂之间的协同作用，用于钻井液时能够快速性能有效封堵，降低钻井滤失量，从而阻止滤液进入地层、抑制黏土水化膨胀，促进进入地层的液相返排，能够有效提高钻井液的24h渗透率恢复率，有利于储层保护。

8、此外，该添加剂组合物具有强抑制性和低表面张力的特点，能够进一步阻止滤液进入黏土、抑制黏土水化膨胀，促进进入地层的液相返排。能够有效提高钻井液的24h渗透率恢复率，并有效降低钻井液的滤失量，有利于储层保护。

技术特征：

1.一种用于无土相钻井液的添加剂组合物，其特征在于，该组合物中含有改性纳米二氧化硅和阴离子聚合物降滤失剂，所述改性纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅颗粒以及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；

2.根据权利要求1所述的添加剂组合物，其特征在于，r1、r2、r3和r4中的至少一者为羟基取代的c1-c6烷基、氨基取代的c1-c6烷基、羟基或氨基；

3.根据权利要求2所述的添加剂组合物，其特征在于，r1、r2、r3和r4中的至少一者为羟基取代的c1-c6烷基或羟基，至少一者为氨基取代的c1-c6烷基或氨基。

4.根据权利要求3所述的添加剂组合物，其特征在于，r1、r2、r3和r4中的一者为氨基取代的c1-c4烷基，一者为羟基，其余为氢，r5为c1-c4亚烷基。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的添加剂组合物，其特征在于，所述组合物中还含有碳酸钙封堵防塌剂；

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的添加剂组合物，其特征在于，所述组合物还含有防水锁剂，所述防水锁剂中含有表面活性剂，所述表面活性剂含有氟碳类表面活性剂、碳氢类阳离子表面活性剂和碳氢类两性离子表面活性剂；

7.根据权利要求6所述的添加剂组合物，其特征在于，所述氟碳类阴离子表面活性剂为全氟壬烯氧基苯磺酸钠，所述碳氢类阳离子表面活性剂为二甲基二烯丙基氯化铵，所述碳氢类两性离子表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱；和/或

8.根据权利要求6所述的添加剂组合物，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅和所述防水锁剂的质量比为1:0.35-1.25；和/或

9.根据权利要求6所述的添加剂组合物，其特征在于，所述组合物中还含有胺基抑制剂；

10.权利要求1至9中任意一项所述的添加剂组合物作为降滤失组合物在钻井液中的应用。

11.一种钻井液，其特征在于，所述钻井液含有权利要求1至9中任意一项所述的添加剂组合物和溶剂。

12.根据权利要求11所述的钻井液，其特征在于，所述钻井液24h渗透率恢复率大于或等于90%，所述钻井液的api滤失量小于或等于4ml；和/或

13.根据权利要求11或12所述的钻井液，其特征在于，相对于100质量份的溶剂，所述添加剂组合物的含量为7.5-11.5质量份；和/或

14.一种钻井液的制备方法，其特征在于，包括：将原料组分混合，所述原料组分含有权利要求1至9中任意一项所述的添加剂组合物和溶剂。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述原料组分还含有无机盐、包被剂、提切剂、润滑剂、碱度调节剂和加重剂，所述添加剂组合物含有改性纳米二氧化硅、抑制剂、碳酸钙封堵防塌剂、阴离子聚合物降滤失剂和防水锁剂；

技术总结本发明涉及油气井钻采技术领域，公开了一种用于无土相钻井液的添加剂组合物及其应用和钻井液及其制备方法。该组合物中含有改性纳米二氧化硅和阴离子聚合物降滤失剂，所述改性纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅颗粒以及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。该钻井液用于钻井液时能够快速性能有效封堵，降低钻井滤失量，同时能够有效提高钻井液的24h渗透率恢复率，有利于储层保护。（I）。技术研发人员：熊亮,陈智晖,杨健,夏海英,兰林,杨丽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：2024/7/15