[发明专利]一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法

说明书

本发明涉及一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法，通过阴离子型表面活性剂、无机类表面活性剂和高分子类表面活性剂的复配使用和超声分散的协同作用下，有效提高了纳米二氧化硅在水基钻井液中的分散性能。采用本发明提供的方法能够将水基钻井液中的纳米二氧化硅分散到微纳米尺寸，有效控制了纳米二氧化硅的团聚，为解决纳米材料封堵地层中的微纳米孔隙以及微裂缝奠定了良好的基础。

技术领域

本发明涉及水基钻井液领域，具体涉及一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。

背景技术

由于纳米二氧化硅的粒径小、比表面积大，具有纳米材料的表面界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等优点，同时纳米二氧化硅粒子也具有良好的化学惰性、相容性和胶体稳定性，因此其应用广泛。然而其表面有大量活性羟基，亲水性强，使其极易形成附聚体或二次聚集，不利于其在水基钻井液中的分散，进而影响纳米二氧化硅的结构与性能。

目前常见的纳米材料分散方法主要为物理分散和化学处理分散。物理分散包括机械搅拌分散和超声波分散，其中机械搅拌分散是通过借助外部设备用强烈的搅拌方式将颗粒悬浮体分散的方法，超声波分散是超声波导致的空化作用产生的局部高温高压有效地阻止或解开颗粒团聚的方法。化学处理分散是在分散体系中加入一种或多种分散剂，然后分散剂吸附于纳米粒子而使其表面自由能下降，从而改变粒子与液相介质、粒子与粒子间的相互作用，增加粒子之间的排斥力，提高了分散体系的稳定性。然而单独使用上述方法获得的纳米材料分散液，不能很好地解决纳米材料的团聚问题。

中国发明专利“一种纳米材料的分散方法”(申请号：201810315014.0)公开了一种纳米材料的分散方法。本发明将表面活性剂以及水混合后，向其中加入单壁碳纳米管共混，得到共混液，然后将共混液分别利用超声波清洗仪以及超声波细胞粉碎仪进行超声处理，对单壁碳纳米管进行分散。该分散方法分散效果显著，而且方法简单、易操作，显著节约制备的时间成本。但该发明专利未提及纳米材料在分散后的粒径大小，且本发明所使用的分散剂与其不同。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法，针对水基钻井液中纳米二氧化硅易团聚，分散效果不佳，而提供一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法，使用该方法能获得分散效果良好、性能稳定的纳米二氧化硅分散液。

为了实现上述目的，本发明提供了一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将阴离子型表面活性剂、无机类表面活性剂和高分子类表面活性剂加入到去离子水中，搅拌5-10min；

(2)向步骤(1)溶液中加入纳米二氧化硅，高速搅拌5-20min；

(3)采用超声波对步骤(2)的溶液处理1-20min，得到纳米二氧化硅分散体系。

其中，阴离子型表面活性剂、无机类表面活性剂和高分子类表面活性剂的用量的质量比(1-5)：(0.5-5)：(1-4)，优选为(1-2)：(0.5-2)：(1.5-2.5)。

步骤(2)所述纳米二氧化硅的用量为1-5％，优选为1.5-3％。

所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和/或脂肪醇酰硫酸钠的一种或几种的混合物。

所述无机类表面活性剂为六偏磷酸钠、硅酸钠和/或铝酸纳的一种或几种的混合物。

所述高分子类表面活性剂为聚乙二醇或聚丙烯酸钠的一种或两种的混合物。

步骤(1)所述搅拌过程中的转速为500-1000r/min，步骤(2)所述搅拌过程中的转速为8000-12000r/min。

步骤(3)所述超声波的超声频率为30-50KHz，优选为30-35KHz。

与现有技术相比，本发明的有益效果：