[發明專利]適用于水基鉆井液用氟碳活性劑類超雙疏攜屑劑的改性二氧化硅材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811027103.1
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109337657B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 蔣官澄;倪曉驍;高德利;伍賢柱;馬光長;孫金聲;蒲曉林;楊麗麗
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/24;C08F292/00;C08F220/56
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉淼;李婉婉

本發明涉及油氣鉆井領域，具體涉及適用于水基鉆井液用氟碳活性劑類超雙疏攜屑劑的改性二氧化硅材料及其制備方法和應用。改性二氧化硅材料的制備方法包括：在含醇和水的混合溶劑中，將二氧化硅和式(1)所示的硅烷偶聯劑進行第一接觸反應；將所述第一接觸反應的產物與式(2)所示的化合物和式(3)所示的化合物進行第二接觸反應；將所述第二接觸反應的產物與式(4)所示的化合物進行第三接觸反應。該改性二氧化硅材料能夠在水基鉆井液中作為攜屑劑使用并獲得優良的攜屑效果。

技術領域

本發明涉及油氣鉆井領域，具體涉及適用于水基鉆井液用氟碳活性劑類超雙疏攜屑劑的改性二氧化硅材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著我國常規油田的開采基本進入中后期，勘探開發的油藏條件越來越苛刻，深井、水平井等非常規復雜結構井越來越成為非常規油氣田的開發方式。特殊井型對鉆井液的性能提出了更高的要求，針對鉆高難度井過程中常遇到的攜帶巖屑困難，易在井下形成巖屑床，進一步造成磨阻、扭矩的增加的問題，更有甚者形成卡鉆，造成巨大鉆井事故，影響鉆井效率，造成巨大的成本消耗。因此，常規的水基鉆井液必須具有良好的攜屑性能，這又對水基鉆井液的流變性提出了很高的要求。

水基鉆井液以其環保、低成本的特點而被廣泛使用，主要由膨潤土、各種聚合物和加重材料組成。為達到較好的攜屑效果，水基鉆井液中通常加入大量的膨潤土和聚合物，而這又會降低鉆井的鉆進速度并且形成較厚的濾餅，造成黏附卡鉆等事故。因此，研發出高效攜屑的水基鉆井液體系提高鉆井速度，解決深井、水平井等復雜結構井的攜巖問題，顯得十分必要。

目前，國內外研發的水基鉆井液攜屑劑多使用植物膠分子進行改性，合成具有特殊功能性的聚合物，但這些材料均耐溫性能差，高溫流變性能不穩定，聚合物合成工藝復雜，產品成本高，難以大規模應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有超雙疏性能，能夠保持水基鉆井液良好流變性，進而能夠提高水基鉆井液的攜屑性能的可作為氟碳活性劑類超雙疏攜屑劑在水基鉆井液中使用的改性二氧化硅材料及其制備方法和應用以及水基鉆井液和應用。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種改性二氧化硅材料的制備方法，該方法包括：

1)在含醇和水的混合溶劑中，將二氧化硅粒子和式(1)所示的硅烷偶聯劑進行第一接觸反應；

2)將所述第一接觸反應的產物與式(2)所示的化合物和式(3)所示的化合物進行第二接觸反應；

3)將所述第二接觸反應的產物與式(4)所示的化合物進行第三接觸反應；

式(4)I-R；

R¹、R²、R⁷和R⁸各自獨立地選自H和C1-C6的烷基；R³-R⁵各自獨立地選自C1-C6的烷基和C1-C6的烷氧基；L¹為-O-L²-或C1-C8的亞烷基，且L²為C1-C8的亞烷基；R⁶選自C4-C20的全氟烷基；R⁹選自H或C1-C6的烷基；R為C1-C6的烷基；X為鹵素。

本發明第二方面提供由上述方法制得的改性二氧化硅材料。

本發明第三方面提供一種改性二氧化硅材料，所述改性二氧化硅材料的二氧化硅上連接有式(I)所示的改性基團：

其中，基團A為含有下式(II)所示結構單元的聚合物基團：