[發(fā)明專利]抗高溫無熒光納米防塌降濾失劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103936914A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王緒美;解洪祥;趙福祥;李洪俊;左鳳江;賈東民;付偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C08F220/14
• 分類號: C08F220/14;C08F220/56;C08F220/58;C08F222/16;C08F220/18;C08F212/08;C08F212/14;C09K8/035
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王曉紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于鉆井液領(lǐng)域中的納米材料，尤其是一種用于石油或天然氣鉆井液領(lǐng)域中的抗高溫無熒光納米防塌降濾失劑及其制備方法。

背景技術(shù)

鉆井過程中井壁失穩(wěn)問題一直是影響鉆井順利進行的主要因素。一般來說，現(xiàn)場采用同時加入防塌劑和降濾失劑來解決這一問題。目前防塌劑和降濾失劑的抗高溫能力普遍不高，一般不超過180℃，且降濾失劑大都是線性高分子聚合物，會在高溫情況下增加鉆井液的粘度。且防塌劑和降濾失劑的同時加入既增加鉆井液成本，又增加了工人的勞動強度，同時使鉆井液成分復雜，維護處理難度增加，因此設(shè)計合成抗高溫的防塌降濾失處理劑勢在必行。

納米技術(shù)和納米材料能為上述問題帶來很好的解決方案。因為硬脆性泥頁巖中發(fā)育的微米級甚至納米級微裂縫是導致井壁失穩(wěn)的重要原因。因此，強化對泥頁巖微裂縫的封堵有利于降低井下掉塊復雜情況的發(fā)生率。而納米材料具有小尺寸效應(yīng)，可以填充到頁巖小的裂縫中，其表面能大，易成膜，具有封堵、防塌和穩(wěn)定井壁的作用；納米材料由于尺寸小，可以填充在泥餅中的納米孔道,形成的泥餅比常規(guī)材料所形成的更致密，具有降濾失的作用；納米材料的比熱大，抗高溫能力強；同時，納米材料可以填充到鉆具的微坑和損傷部位，起到極壓潤滑的作用。綜上所述，納米材料具有一劑多功能的效果，同時起到防塌抑制和降濾失的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種同時兼具抗高溫、防塌和降濾失功能的鉆井液用無熒光納米材料及其制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種抗高溫無熒光納米防塌降濾失劑的制備方法，采用至少一種非水溶性的單體和至少一種帶胺基或磺酸基的水溶性單體在非氧氣環(huán)境并攪拌的條件下，采用乳液聚合的方法合成，納米防塌降濾失劑的納米級別為10nm-5000nm，其表面含有抑制功能的胺基、或抗溫能力強的磺酸根或磺酸基，且具有核殼結(jié)構(gòu)。

所述乳液聚合的方法為乳液共聚的方法：把至少一種帶胺基或磺酸基的水溶性單體和至少一種非水溶性單體加入到水中，在非氧氣環(huán)境并攪拌的條件下，采用自由基引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，在20-99℃反應(yīng)溫度下反應(yīng)0.5-8h，得到納米防塌降濾失劑。

所述水溶性單體的總加量為溶劑質(zhì)量分數(shù)的2%-40%，非水溶性單體的總加量為溶劑質(zhì)量分數(shù)的3%-80%；當水溶性單體為兩種或兩種以上時，水溶性單體間的比例為任意比例；當非水溶性單體為兩種或兩種以上時，非水溶性單體間的比例為任意比例。

所述乳液聚合的方法為種子乳液聚合的方法：先將非水溶性單體置于水中，非氧氣環(huán)境，在20-99℃和攪拌的條件下，利用自由基引發(fā)劑來引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)0.05-2h后合成出納米球；然后采用合成出的納米球為種子，同時加入至少一種帶胺基或磺酸基的水溶性單體和至少一種非水溶性單體，讓其在種子的外圍繼續(xù)生長，反應(yīng)0.1-5h，得到防塌降濾失納米處理劑。

初次加入非水溶性單體的質(zhì)量分數(shù)為溶劑質(zhì)量分數(shù)的3%-40%；合成種子后再次加入非水溶性單體的質(zhì)量分數(shù)為溶劑的3%-40%，加入的水溶性單體的質(zhì)量分數(shù)為溶劑的2%-40%；當水溶性單體為兩種或兩種以上時，水溶性單體間的比例為任意比例；當非水溶性單體為兩種或兩種以上時，非水溶性單體間的比例為任意比例。

所述帶胺基或磺酸基的水溶性單體是指丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、對乙烯基苯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、對乙烯基苯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鉀、對乙烯基苯磺酸鉀、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸銨、對乙烯基苯磺酸銨。

所述非水溶性單體是指甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、順丁烯二酸甲酯、順丁烯二酸乙酯、順丁烯二酸丙酯、順丁烯二酸丁酯、反丁烯二酸甲酯、反丁烯二酸乙酯、反丁烯二酸丙酯、反丁烯二酸丁酯、苯乙烯、對甲基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯或?qū)Ρ蕉?/p>