[发明专利]一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳酸钙处理技术领域，尤其涉及一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法。

背景技术

碳酸钙的应用范围广，尤其是纳米碳酸钙，可以应用到多种工业领域中。钻井过程中，维持井壁稳定是钻井最为关键的环节之一，水对页岩的侵入足导致不稳定的主要原因，因此有效阻止或减缓水进入油气储层是防塌、保护储层的重要标。目前稳定井壁主要是利用合成基、油基钻井液来减缓液体对储层的入侵，但是其耗费大、对环境有污染；运用高盐浓度的水基钻井液能减少钻井液与储层之间的阳离子交换容量，进而保持井壁稳定性，但是不适合阳离子交换容量小、膨胀性粘上含量少的情况。页岩平均孔隙处于纳米级，只有纳米级别的纳米粒子可以进入页岩孔隙堵塞孔喉，形成致密泥饼、减少液体入侵。现有技术常常使用纳米碳酸钙作为钻井液添加剂，由于比表面积大，当它们在基液中形成高度分散的多相体系时，微粒与介质之间存在巨大的界面能，且纳米微粒表面缺少邻近的配位原子，具有极高的表面能，因而会引起分散体系的热力学不稳定，纳米微粒相互吸引，形成团聚而沉淀，影响在工程中的应用。这就需要对碳酸钙进行表面改性，从而提高纳米碳酸钙在钻井液基液中的分散性，然而碳酸钙的制备基本为分步进行，即先制备碳酸钙，再将碳酸钙进行表面改性，由于高颗粒表面能导致其存在的团聚现象，即使通过后期的改性也无法使颗粒达到单分散，且该方法工艺复杂，反应时间长，改性效果不佳。

《超声辅助制备针状纳米活性碳酸钙的研究》一文中采用超声辅助并选用合适的改性剂，合成和改性一体化制备了针状纳米活性碳酸钙，具有较高的活性以及分散性。虽然文章中较好的处理了纳米碳酸钙容易团聚的问题，但是由于纳米碳酸钙的滤失量偏大限制了其在钻井液中的应用，这就需要纳米材料兼具无机纳米材料的刚性以及有机纳米材料的变形特性填充空隙，阻止水的侵入。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法，包括以下具体步骤：

（1）将适量的蒸馏水加入到三口烧瓶中，将其置于超声振荡器中，加热至60-65℃，加入适量的硅烷偶联剂KH550待用；

（2）将相同物质的量无水氯化钙与碳酸铵溶于相同体积的蒸馏水中，然后与以同等速度滴加到步骤（1）体系中，滴加完毕后搅拌反应30-40分钟，反应完毕后抽滤，用蒸馏水洗涤2-3次，将滤饼真空干燥，得到偶联改性纳米碳酸钙；

（3）将苯乙烯马来酸酐共聚物溶于30-40倍量的无水乙醇中，在回流状态在加热至45-50℃，以600-800转/分的速度搅拌反应20-30分钟后通过滴液漏斗逐滴加入溶于20-25倍量无水乙醇的偶联改性纳米碳酸钙，滴加完毕后继续搅拌反应2-3小时，然后通过滴液漏斗逐滴加入溶于10-12倍量无水乙醇的无水氯化钙，继续反应1小时后在40-50℃下进行旋蒸，将产物取出烘干；

（4）将步骤（3）得到的产物溶于100-120倍量的乙醇溶液中，常温下以400W的功率超声30-40分钟，然后在氮气保护下加入适量浓度为25wt%的浓氨水，室温下搅拌30-40分钟后滴加正硅酸乙酯，加热至100-110℃，搅拌反应5-6小时，在40-50℃下进行旋蒸，将产物取出后真空下70-80℃干燥即可。

一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法，步骤（1）所述的硅烷偶联剂KH550的添加量为无水氯化钙与碳酸铵总量的1.25%。

一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法，步骤（1）所述的超声振荡器的功率为250W。

一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法，步骤（2）所述的搅拌速度为200-300转/分。

一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法，步骤（3）所述的苯乙烯马来酸酐共聚物、偶联改性纳米碳酸钙、无水氯化钙的质量比为2:1:1。

一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法，步骤（4）所述的乙醇溶液为体积比为1:3的水溶液。

一种苯乙烯马来酸酐共聚物接枝纳米碳酸钙钻井液添加剂的制备方法，步骤（4）所述的步骤（3）得到的产物、浓度为25wt%的浓氨水、正硅酸乙酯的质量比为50:5:2。