[发明专利]一种有机盐钻井液用纳米封堵剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机盐钻井液用纳米封堵剂及其制备方法，该有机盐钻井液用纳米封堵剂是由按照重量份数计1‑8份的甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷、5‑15份的N‑异丙基丙烯酰胺，14‑22份的丙烯酰胺在引发剂的作用下共聚，而后干燥处理后得到的无机有机杂化共聚物，该纳米封堵剂尺寸可调，具有良好的抗温、抗盐以及温敏性，无机粒子均匀分布在有机分子链中，进入地层孔喉后，无机粒子与地层、无机粒子与无机粒子之间可通过有机分子链更紧密的连接，防止材料脱落，具有较好的封堵效果。

技术领域

本发明涉及石油天然气领域，具体地涉及一种有机盐钻井液用纳米封堵剂及其制备方法。

背景技术

钻井过程中，泥页岩孔隙压力传递是导致井壁失稳的重要原因。因此，维持井壁稳定的关键是阻止孔隙压力传递，而阻止孔隙压力传递则必须加强对微孔、微裂缝的有效封堵。部分泥页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸，传统的封堵剂难以在其表面形成有效的泥饼以阻止液相侵入，只有微纳米级颗粒才能有效封堵孔喉，阻止液相侵入地层，维护井壁稳定。

纳米材料巨大的比表面积使其能够携带大量官能团来满足特殊的功能需求，纳米粒子极小的尺寸(比地层孔喉小得多)，极易进入地层微孔隙，可对地层表面产生物理封堵及对黏土内外表面产生有效化学抑制，消除地层与钻井液之间的相互作用，减少地层结构单元的破坏或变形，增加抵抗井壁坍塌和产生裂缝的能力，拓宽了安全密度窗口，宏观上增强井壁稳定性。

目前，国外已成功将纳米技术应用于钻井液领域中，他们将纳米二氧化硅、纳米氧化镁等纳米颗粒直接使用或表面改性后作为封堵剂使用，但该种方法中纳米无机颗粒与表面有机分子链段只是宏观上的结合，封堵剂刚性较大，进入地层孔喉后，颗粒与地层、颗粒与颗粒之间松散接触，容易再次脱离，影响封堵效果。

笼状多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是近几年出现的一种新型纳米结构材料，是由-Si-O-组成内部无机骨架，外部连接有机基团的纳米级三维结构体系。POSS基杂化材料在过去的较短时间里得到了迅速的发展，这类杂化材料具有的显著特点是：POSS立体结构的各个顶角均可携带取代基团，可使POSS这种无机纳米材料与有机分子实现真正意义的分子水平上的结合，这样，多官能团的POSS材料就作为一个纳米尺寸的交联点被包裹在各个分子链中。将这样的材料作为封堵剂，与传统的改性纳米二氧化硅相比，POOS与有机分子链均匀分布，POSS被包裹在有机分子链中，进入地层孔喉后，POSS颗粒与地层、POSS颗粒与POSS颗粒之间可通过有机分子链更紧密的连接，防止材料脱落，增强封堵效果。

有机盐钻井液是水基钻井液的一种，它的特点是含盐量高，具有抑制性强、油气层保护效果好等优点，适合于水平井、大位移井等复杂井的施工。但同时，有机盐钻井液的高含盐量也对处理剂提出了更高的抗盐要求。POSS的空间立体结构刚性强、体积大，与有机分子结合后可提高整个大分子的抗盐和抗温能力，可作为封堵剂在有机盐钻井液中使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机盐钻井液用纳米封堵剂材料及其制备方法，以提高有机盐钻井液的封堵防塌能力。

本发明通过如下技术方案实现：

一种有机盐钻井液用纳米封堵剂，是由包括下述质量份的原料制成的：

甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷 1-8，

N-异丙基丙烯酰胺 5-15，

丙烯酰胺 14-22。

该有机盐钻井液用纳米封堵剂的制备方法，包括如下步骤：

将所述的甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷、N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀；将其加热至50-60℃，在氮气保护下，缓慢加入引发剂，反应4-6小时，得到胶液，而后烘干粉碎，得到所述的有机盐钻井液用纳米封堵剂。