[发明专利]一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂及油基钻井液

说明书

本发明公开了一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂及油基钻井液，属于油气田钻井技术领域。所述基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂的原料为纳米立方氮化硼、二甲基叔胺类化合物、含双键的氯代物、含2个双键的烯烃化合物和含双键和苯环类化合物，通过分步法制备得来，合成的封堵剂中含有季铵官能团，对井壁具有极强的吸附性能。其中，封堵剂的合成原料易得，合成方法简单可靠。合成的基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂粒径分布在129‑588nm之间，能够进入纳米级孔缝进行有效封堵。该封堵剂对油基钻井液的性能参数影响较小，能够有效阻止钻井液向地层内部渗透，进而起到维持井壁稳定、减少井下复杂的作用。

技术领域

本发明涉及油气田钻井技术领域，具体涉及基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂及包含有该封堵剂的油基钻井液。

背景技术

海相气田具有丰富的天然气资源储量，是天然气工业勘探开发的一个重要领域。在石油与天然气资源开发的过程中，对于一些层理和微裂缝发育的硬脆性和破碎性地层，油基钻井液滤液的侵入会降低井壁的机械强度，容易造成井壁不稳定。液体压力通过微裂缝传递也会导致微裂缝进一步扩大，严重时会引起井壁垮塌，因此，必须加强油基钻井液对纳米级和微米级裂缝的封堵性。目前，油基钻井液的纳米封堵剂种类少，常用的油基钻井液封堵材料多为微米封堵剂，对于纳米孔缝不能起到好的封堵效果，这容易导致井壁失稳，引发井下复杂事故。因此，研究了适用于油基钻井液的封堵材料-基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂。

纳米立方氮化硼是一种强度较高且性价比好的纳米材料，在各个领域得到了广泛运用。但纳米立方氮化硼在油基钻井液中容易团聚，无法发挥纳米封堵的效果。长烷基链能够增加立方氮化硼的亲油性，使得立方氮化硼能够分散油基钻井液中；改性后的纳米立方氮化硼含有季铵官能团，能够增强封堵剂对地层的吸附能力，提高纳米立方氮化硼在纳米孔缝中的封堵性能。

发明内容

针对目前常规封堵剂无法有效封堵页岩中的纳米孔缝而导致的井壁失稳问题，本发明提供了一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂，其粒径为纳米级，能够有效对页岩地层中的纳米级孔缝进行封堵，从而达到稳定井壁的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂，其特征在于，所述基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂其制备步骤如下：

S1、取0.1～0.2摩尔的二甲基叔胺类化合物和0.1～0.2摩尔含双键的氯代物溶于100～150mL的四氯化碳中进行反应4～6h，控制温度为70～90℃，反应后的产物经旋蒸、干燥后，用丙酮重结晶提纯得到含双键的季铵化合物；

S2、将0.1～0.2摩尔纳米立方氮化硼添加到250mL圆底三颈瓶中的100-120mL去离子水中，并通过超声分散30-40min，然后，加入0.2～0.4摩尔的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和2～5mL氨水到分散体中，在室温下以400rpm的搅拌速度搅拌30-40min，然后将三颈瓶浸入40～60℃的水浴中，以相同的搅拌速度搅拌2-3h后得到混合物；最后，将混合物离心并用乙醇和去离子水洗涤除去杂质，并60℃真空干燥24小时，之后研磨分散，得到改性纳米立方氮化硼；

S3、将0.1～0.2摩尔的改性纳米立方氮化硼分散在100～150mL的去离子水中，在20～30℃的条件下缓慢加入0.3～0.6摩尔的含2个双键的烯烃化合物，搅拌反应30～40min后移至油浴锅中，在50～70℃条件下搅拌10～12h；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，将得到的产物用去离子水洗涤固体物质3次，最后，将固体置于60℃烘箱中真空干燥24h，得到含双键的改性纳米立方氮化硼；