[发明专利]一种共聚纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种共聚纳米复合材料及其制备方法和应用。该共聚纳米复合材料的制备方法包括如下步骤：1)将酰胺类单体、苯磺酸盐类单体与溶剂混合，加入交联剂，搅拌，得到共聚单体反应体系；2)调节步骤1)得到的共聚单体反应体系的pH值，并加入无机纳米相，搅拌，得到反应物混合体系；3)在无氧条件下，将步骤2)得到的反应物混合体系、氧化剂和还原剂混合搅拌一定时间后，升温进行共聚反应，得到共聚纳米复合材料。本发明还提供了一种共聚纳米复合材料及其应用。本发明方法制备的共聚纳米复合材料更有利于实际工业应用过程中纳米微粒在聚合物中的团聚体的再分散，从而使得该共聚纳米复合材料及其制备方法可实现工业化应用。

技术领域

本发明涉及油气工程的油田化学处理剂技术领域。更具体地，涉及一种共聚纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

油气工程的钻井完井和压裂工程，必须采用溶解多种处理剂的粘性流体，才能满足工程质量和高效性的需求。在油气井钻探开发中，利用钻井液完井液的粘性携带岩屑、保护井壁稳定及平衡地层与孔隙压力特性，建成高质量完整性的油气生产井，通过建成的油气井，实施油气生产作业、油气储层改造工程或提高采收率措施，实现大幅度增产油气产率和产量目标。

现有的油气井工程如钻井完井工程，采用水溶解多种处理剂以制备油气工程的水基钻完井液流体，在油气工程造成的井筒缩径、坍塌及其不完整性问题是长期的世界性难题，现有技术的钻完井液不稳定性和功能性问题一直影响油气井生产和产量稳定性。显然，现有油气井钻完井液是其建成井生产稳产的关键工作液流体，该工作液流体的主要特性取决于所用的处理剂，该处理剂用于油气工程调控或维护该工作液流体如钻完液的粘度与功能性。

现有油气工程技术的处理剂主要是有机、无机材料或其复合材料体系，处理剂是可溶性线性有机小分子或高分子化合物，用于提高工作液流体粘度与携带岩屑效率，产生保护井壁与储层渗透效应，在井下高浓度电解质及高温高压环境下，其中，线性有机小分子或高分子的链或功能基团易断裂，大幅降低钻完井液粘度；在井下高浓度盐及盐类高温高压活化与催化活性环境下，线性有机小分子或高分子功能基团或分子链的不饱和键通过盐的物理侵蚀或压缩双电层作用(Liu Z,et al.,Nitrogen-doped worm-like graphitizedhierarchical porous carbon designed for enhancing area-normalized capacitanceof electrical double layer supercapacitors.Carbon,117(2017):163-173)，及引发分子基团或分子链反应等，都导致所述的处理剂性能下降、不能长期有效或性能不可控变化，显著直接影响钻完井液性能及其功能智能性。

可见，现有技术长期使用的线性结构处理剂，一直存在井下复杂环境不可控结构变异及结构破坏重大难题，可见有关技术报道(Hu X,et al.,Synthesis andcharacterization of aβ-cyclodextrin modified polyacrylamide and itsrheological properties by hybriding with silica nanoparticles.Colloids andSurfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,548(2018):10-18)。为此，现有技术采用在所述的线性有机分子或高分子链中加入无机纳米相以提高其抗高温性，通过无机纳米分散相与有机分子或高分子链吸附及阻隔高温降解作用，提高有机分子或高分子链抗高温降解与稳定性，进而提高钻完井液抗高温抗盐性。例如，发明专利[公开号:CN104109525A]，公开了一种聚丙烯酰胺纳米复合压裂液的制备方法，采用有机长链插层剂与层状硅酸盐插层反应，并与硝酸盐混合组成无机纳米相，再与聚丙烯酰胺单体经原位聚合复合反应制得复合材料处理剂，具有耐高温、抗剪切等特性。但是，无机纳米相在所述的有机分子或高分子链的可控分散性或其在复杂油气井应用中的可控分散与长期稳定性问题，将降低在复杂油气层构建油气井的油气通道导流性及降低油气钻采效率。