[发明专利]一种纳米级封堵材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米级封堵材料及其制备方法和应用，所述封堵材料包括碳改性纳米二氧化硅，所述碳改性纳米二氧化硅以二氧化硅为基体，碳材料分布在基体外表面。所述封堵材料制备方法为将二氧化硅、生物质、表面活性剂、硅烷偶联剂和溶剂混合，混合均匀后进一步经热处理、分离、洗涤和干燥后得到产品。所述封堵材料不仅能够进行纳米尺寸的封堵，有效封堵岩石纳微米孔隙，降低井筒内压力的传递速度，还具有良好的抗高温性能，能够在较高温度下使用。

技术领域

本发明属于油田化学用品领域，具体涉及一种封堵材料及其制备方法和应用。

背景技术

井漏在国内探区钻井复杂事故中占比一直较高，它不仅导致大量钻井液的漏失，还严重影响钻井安全(井漏易引发井喷和井壁坍塌)并制约钻井速度，影响勘探开发进程、损害油气储层，给钻井带来巨大的经济损失，一直是困扰业界多年亟待解决而又未能完美解决的重大工程难题。

加入适当粒径分布的封堵材料，可有效改善钻井液滤液的漏失，减少井壁失稳等影响钻井安全的事故发生。现在市场上的封堵材料种类繁多，但材料主要以微米级尺寸为主，尺寸较大，难以对孔隙尺寸为0.001-0.5μm的纳微米孔隙实施有效封堵。虽然市场上也存在纳米尺度封堵材料，但由于纳米材料粒径小、比表面能大等特点，实际应用时效果不够理想，不能够进行纳米尺寸的封堵。因此需要开发合适的纳米级材料用于封堵材料，改善钻井液性能。

CN103045184A公开了一种钻井液用超低渗透封堵防塌油层保护剂，其组成成分以及各组分的重量百分含量比分别为：矿物纤维类材料10～50％，木质素纤维10～50％，沥青纤维0～15％，低软化点沥青粉20～60％，纤维素改性淀粉5～10％，褐煤树脂0～5％，超细碳酸钙0～5％和改性剂2～8％；还涉及该封堵防塌油层保护剂的制备方法。

CN109735312A公开了一种油田钻井液用纳米封堵剂及钻井液，该封堵剂由乙酰丙酮、甲基异丁基酮、4-羟基-4甲基-2戊酮、环己酮和二乙醇胺反应而成的改性缩酮。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明主要目的是提供一种纳米级封堵材料及其制备方法和应用，所述封堵材料不仅能够进行纳米尺寸的封堵，还能有效封堵岩石纳微米孔隙，降低井筒内压力的传递速度，还具有良好的抗高温性能，能够在较高温度下使用并保持良好性能。

一、本发明第一方面提供一种纳米级封堵材料，所述封堵材料包括碳改性纳米二氧化硅，所述碳改性纳米二氧化硅以二氧化硅为基体，碳材料分布在基体外表面。

上述纳米级封堵材料中，以封堵材料重量为基准，二氧化硅含量为10～99.9wt％，优选为50～95wt％；碳含量为0.1～90wt％，优选为5～50wt％。

上述纳米级封堵材料中，所述封堵材料的粒径为50～2000nm，其中，D₅₀为100～500nm，所述D₅₀为累积分布百分数达到50％时所对应的粒径值。

上述纳米级封堵材料中，所述封堵材料的含氧官能团总量为0.1-0.5mmol/g，所述含氧官能团总量为材料表面羧基、羟基和羰基的总含量，通过Boehm滴定法进行测定。

二、本发明第二方面提供一种纳米级封堵材料的制备方法，所述制备方法包括以下内容：

(1)将二氧化硅、生物质、表面活性剂、硅烷偶联剂和溶剂混合，混合均匀后得到第一料流；

(2)将步骤(1)得到的第一料流进行第一热处理，处理后得到第二料流；

(3)将步骤(2)得到的第二料流进行第二热处理，然后经分离、洗涤和干燥后得到产品。

上述纳米级封堵材料的制备方法中，步骤(1)中所述二氧化硅为纳米二氧化硅，颗粒大小为30～100nm，优选为50～100nm。