[發明專利]一種有機鹽鉆井液用納米封堵劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610142877.3
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105602535B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 王磊磊;李文娟;張坤;徐浩然;孫雙;馮超;魏盡然;王紅芳;李宗瑋
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C08F283/12
• 分類號: C08F283/12
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

本發明公開了一種有機鹽鉆井液用納米封堵劑及其制備方法，該有機鹽鉆井液用納米封堵劑是由按照重量份數計1?8份的甲基丙烯酸甲酯基籠狀低聚倍半硅氧烷、5?15份的N?異丙基丙烯酰胺，14?22份的丙烯酰胺在引發劑的作用下共聚，而后干燥處理后得到的無機有機雜化共聚物，該納米封堵劑尺寸可調，具有良好的抗溫、抗鹽以及溫敏性，無機粒子均勻分布在有機分子鏈中，進入地層孔喉后，無機粒子與地層、無機粒子與無機粒子之間可通過有機分子鏈更緊密的連接，防止材料脫落，具有較好的封堵效果。

技術領域

本發明涉及石油天然氣領域，具體地涉及一種有機鹽鉆井液用納米封堵劑及其制備方法。

背景技術

鉆井過程中，泥頁巖孔隙壓力傳遞是導致井壁失穩的重要原因。因此，維持井壁穩定的關鍵是阻止孔隙壓力傳遞，而阻止孔隙壓力傳遞則必須加強對微孔、微裂縫的有效封堵。部分泥頁巖具有極低的滲透率和極小的孔喉尺寸，傳統的封堵劑難以在其表面形成有效的泥餅以阻止液相侵入，只有微納米級顆粒才能有效封堵孔喉，阻止液相侵入地層，維護井壁穩定。

納米材料巨大的比表面積使其能夠攜帶大量官能團來滿足特殊的功能需求，納米粒子極小的尺寸(比地層孔喉小得多)，極易進入地層微孔隙，可對地層表面產生物理封堵及對黏土內外表面產生有效化學抑制，消除地層與鉆井液之間的相互作用，減少地層結構單元的破壞或變形，增加抵抗井壁坍塌和產生裂縫的能力，拓寬了安全密度窗口，宏觀上增強井壁穩定性。

目前，國外已成功將納米技術應用于鉆井液領域中，他們將納米二氧化硅、納米氧化鎂等納米顆粒直接使用或表面改性后作為封堵劑使用，但該種方法中納米無機顆粒與表面有機分子鏈段只是宏觀上的結合，封堵劑剛性較大，進入地層孔喉后，顆粒與地層、顆粒與顆粒之間松散接觸，容易再次脫離，影響封堵效果。

籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是近幾年出現的一種新型納米結構材料，是由-Si-O-組成內部無機骨架，外部連接有機基團的納米級三維結構體系。POSS基雜化材料在過去的較短時間里得到了迅速的發展，這類雜化材料具有的顯著特點是：POSS立體結構的各個頂角均可攜帶取代基團，可使POSS這種無機納米材料與有機分子實現真正意義的分子水平上的結合，這樣，多官能團的POSS材料就作為一個納米尺寸的交聯點被包裹在各個分子鏈中。將這樣的材料作為封堵劑，與傳統的改性納米二氧化硅相比，POOS與有機分子鏈均勻分布，POSS被包裹在有機分子鏈中，進入地層孔喉后，POSS顆粒與地層、POSS顆粒與POSS顆粒之間可通過有機分子鏈更緊密的連接，防止材料脫落，增強封堵效果。

有機鹽鉆井液是水基鉆井液的一種，它的特點是含鹽量高，具有抑制性強、油氣層保護效果好等優點，適合于水平井、大位移井等復雜井的施工。但同時，有機鹽鉆井液的高含鹽量也對處理劑提出了更高的抗鹽要求。POSS的空間立體結構剛性強、體積大，與有機分子結合后可提高整個大分子的抗鹽和抗溫能力，可作為封堵劑在有機鹽鉆井液中使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種有機鹽鉆井液用納米封堵劑材料及其制備方法，以提高有機鹽鉆井液的封堵防塌能力。

本發明通過如下技術方案實現：

一種有機鹽鉆井液用納米封堵劑，是由包括下述質量份的原料制成的：

甲基丙烯酸甲酯基籠狀低聚倍半硅氧烷 1-8，

N-異丙基丙烯酰胺 5-15，

丙烯酰胺 14-22。

該有機鹽鉆井液用納米封堵劑的制備方法，包括如下步驟：

將所述的甲基丙烯酸甲酯基籠狀低聚倍半硅氧烷、N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酰胺加入去離子水中，攪拌均勻；將其加熱至50-60℃，在氮氣保護下，緩慢加入引發劑，反應4-6小時，得到膠液，而后烘干粉碎，得到所述的有機鹽鉆井液用納米封堵劑。