【原创】碳酸钙，“换”来了石油！

中国粉体网讯 近年来，钻井液技术得到快速发展，并逐渐成为钻探高难度高温深井、长水平井以及各种复杂井段的重要手段。

1、钻井液高效封堵材料

井漏一直是钻井工程中频繁发生且难以解决的复杂情况之一，严重情况下会导致无法正常施工，甚至引起井塌和井喷等严重事故的发生，给钻井施工过程带来巨大损失。

目前，使用高效封堵材料是解决井漏问题的根本途径之一，是油气安全、绿色、高效开采的必备材料。加入随钻封堵材料可实现对微裂缝、微孔隙的封堵，减小压力传递，提高井壁的稳定性。

微纳米材料在过去数十年中广泛用于油气开采领域。尤其是纳米颗粒，有助于改善钻井液流体流变性质，封堵微纳米孔隙。近年来，各种纳米颗粒，如碳酸钙、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管及金属氧化物等被用来改善钻井液的性能。武元鹏等采用表面原位聚合法制备了阴离子聚丙烯酰胺（APAM）表面修饰的碳酸钙纳米颗粒(CaCO₃/APAM)，并将其用于改善水基钻井液性能。流变和滤失实验表明，纳米颗粒的加入有效地提高了水基钻井液在低剪切速率下的黏度，钻井液剪切稀释性能得到提高。钻井液耐盐滤失表明，当盐浓度为1%时，添加1%CaCO₃/APAM使钻井液滤失量降低了21.2%。

碳酸钙

2、钻井液用碳酸钙

碳酸钙是一种天然、无机，无毒的矿物质，是钻井液中常用的优质添加剂，具有很强的防渗漏和封堵作用，产品酸溶，不伤害储层，适用于各类钻井液体系。钻井液用超细碳酸钙，是在钻井液中使用的主体（含量≥50%）粒径分布在0.1μm～25μm。

钻井液用超细碳酸钙技术指标

钻井液用碳酸钙的作用：

（1）当钻进油气层或目的层时，按2～5%的用量直接加入到钻井液中，也可与其它暂堵剂配合使用。

（2）钻进时按1～5%的用量直接加入到钻井液中，达到刚性材料堵漏。

（3）低比重钻井液的加重剂。

3、碳酸钙在钻井液中应用研究

（1）高酸溶复合型暂堵剂

中海石油（中国）有限公司公布了一种保护裂缝性油气层的高酸溶复合型暂堵剂及可解堵钻井液。所述高酸溶复合型暂堵剂由质量比为1～3：6～15：1～2：1～3的核桃壳、碳酸钙、硫酸钙和弹性石墨组成；核桃壳的粒径为20目～30目；碳酸钙由粒径分别为200目、400目、1000目和2000目的碳酸钙粉末组成，不同粒径的碳酸钙粉末的质量比为1～2：2～5：1～3：1～2。本发明高酸溶复合型暂堵剂在10%HCl中浸泡的酸溶率达到75%以上，可通酸洗和投产直接解堵；本发明高酸溶复合型暂堵剂及其配制的可解堵钻井液具有优良的承压封堵裂缝能力，可自适应封堵3mm以内的裂缝，承压能力达到8MPa以上，在钻井作业中可在裂缝处形成承压封堵层，减少钻井液沿着裂缝侵入储层深部造成储层损害。

中石化石油工程技术服务股份有限公司公布了一种两亲性暂堵剂的制备方法、聚合物改性碳酸钙堵漏材料的制备方法。两亲性暂堵剂的制备方法包括以下步骤：在氨基酸改性碳酸钙、含烯属不饱和碳碳双键的酯类化合物、多元醇类化合物和分散剂的水分散液中加入二异氰酸酯后在70～100℃反应0.5～2.0h，然后再加入自由基聚合引发剂引发聚合反应，反应结束后得到聚合物改性碳酸钙堵漏材料的分散体系；将聚合物改性碳酸钙堵漏材料与表面活性剂改性富镁硅酸盐在水中分散均匀，固液分离，洗涤所得固体后干燥。该制备方法制备的两亲性暂堵剂表面裸露的氰基、氨基和镁离子等易于与井壁表面的亲水层成键，提高封堵过程中的井壁粘附性以及钻井液的摩擦阻力。

山东得顺源石油科技有限公司公开了一种油基钻井液及其制备方法，通过将氨基酸修饰聚氨酯、硅修饰碳纳米管、白油、氯化钙溶液、吐温20乳化剂、磷酸酯湿润剂、氧化沥青加入到搅拌器中，搅拌，得到油基钻井液。在钻井过程中，氨基酸修饰聚氨酯中的碳酸钙可以进入裂缝性地层中，有效对裂缝进行封堵，维持井壁的稳定，同时碳酸钙能降低钻井液的滤失量；其中的聚氨酯在井下吸水膨胀形成高强度弹体，进入井壁中的裂缝，从而达到封堵的效果，碳纳米管也具有较好的封堵性和降滤失效果，协效作用，使钻井液在高温下保持较好的稳定性。

西安石油大学公布了一种裂缝漏失刚性架桥堵漏材料及其制备方法。所述裂缝漏失刚性架桥堵漏材料包括以下质量份数的原料：石英砂10～18份，碳酸钙颗粒3345份，改性煤矸石6～12份。所述裂缝漏失刚性架桥堵漏材料由小颗粒、中颗粒和大颗粒按照质量比(12)∶(12)∶(12)混合而成。本发明以石英砂、碳酸钙颗粒和改性煤矸石为原料，利用不同粒径原料的组合使物质相互堆积、交联，形成稳定的抗剪切结构，提高致密性和封堵强度，同时本发明制备的堵漏材料透水透气，但不透过钻井液，钻井液可迅速滤失，进而有效提高封堵效率和封堵效果。

（2）加重剂

中国石油天然气集团有限公司公开了一种加重剂及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将铁矿粉进行羟基化处理，得到羟基化铁矿粉；将碳酸钙粉与羟基化铁矿粉进行混合球磨，得到两者的混合物；将所述混合物进行烘制，冷却，得到加重剂；其中，铁矿粉的粒径为12～18μm，碳酸钙粉的粒径为55～58μm。所述加重剂包括通过如上所述的加重剂的制备方法所制备出的产品。本发明提供的加重剂采用形成化学键的方式让碳酸钙粉与铁矿粉复合为一体，稳定地提升钻井液的密度，且使钻井液的密度分布均匀，有利于钻井液沉降稳定性的控制。

（3）油气层保护剂

成都西油华巍科技有限公司公布了一种钻井液用油气层保护剂，属于钻井技术领域。以重量份计，该钻井液用油气层保护剂包括以下原料：碳酸钙40～50份；硅烷偶联剂0.1～0.5份；油溶性树脂15～20份；交联促进剂0.01～0.03份；吸油膨胀树脂5～8份；吸水膨胀树脂1～1.5份；抗氧剂0.1～1份；分散剂0.5～1.5份。本发明中对吸油膨胀树脂进行了轻度交联处理，与其余原料相互作用于井筒内一定的压差下在井壁能够形成屏蔽暂堵层，从而阻止滤液及钻井液进入地层，有效防止地层水化膨胀，封堵地层层理裂隙，防止地层内粘土颗粒的运移，适用于多种宽裂缝分布场景的暂堵。

参考来源：

专利之星

《钻井液用超细碳酸钙》团体标准

白杨，煤层气储层保护钻井液技术研究进展，西南石油大学

罗源皓，纳米材料在抗高温钻井液中的应用进展，西南石油大学

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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