[發明專利]適用于油基鉆井液用攜屑劑的二氧化硅的超雙疏Janus粒子及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811045492.0
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109370549B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 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;王騰達;史赫
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: C09K8/32
• 分類號: C09K8/32
• 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，具體涉及適用于油基鉆井液用攜屑劑的二氧化硅的超雙疏Janus粒子及其制備方法和應用。該Janus粒子為表面具有不對稱改性的二氧化硅納米粒子，其中，所述Janus粒子的部分表面修飾有式(1)所示的硅烷提供的第一改性基團，以及所述Janus粒子的至少部分剩余表面修飾有式(2)所示的硅烷提供的第二改性基團。本發明結合了Janus粒子結構與性能不對稱的特殊性，實現了在乳化油基鉆井液中“起泡、穩泡”的作用。而以超雙疏Janus粒子攜屑劑為核心處理劑形成高效攜屑的油基鉆井液體系，提高復雜井鉆井速度和井眼凈化效率，進一步促進非常規油氣藏的不斷勘探開發。

技術領域

本發明涉及油氣鉆井領域，具體涉及適用于油基鉆井液用攜屑劑的二氧化硅的超雙疏Janus粒子及其制備方法和應用。

背景技術

隨著我國勘探開發越來越向更深地層開發的前提下，對鉆井技術提出了更高的要求，更對鉆井液的性能提出嚴苛的要求。在大位移井和復雜井的鉆井過程中，水濕性巖屑難以隨著油基鉆井液運移導致“巖屑床”的形成，特別在弱凝膠強度的無土相油基鉆井液中更易造成嚴重的安全隱患，常規的“優化鉆井液流變參數、增加泥漿泵排量、活動鉆具”等方法難以解決上述問題，因此需要研發出具有高效攜屑效果的油基鉆井液體系來提高鉆井速度。

目前，國內外研發的油基鉆井液攜屑劑主要是一些通過改變油基鉆井液的流變性能的流型調節劑，常規的流型調節劑主要有有機土和聚合物兩大類，有機土是通過有機改性劑改性膨潤土由此獲得的具備攜屑性能的攜屑劑，但是此類攜屑劑改性劑用量大，成本高；聚合物類主要是通過改善鉆井液的流變性能，提高其增粘提切的效果達到攜屑提速的效果，但是此類攜屑劑存在溶解性能要求苛刻，油溶性聚合物生產工藝復雜等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠在不影響油基鉆井液本身流變性能的基礎上提高鉆井液的起泡效果、穩泡效果及攜屑效率的適用于油基鉆井液用攜屑劑的二氧化硅的超雙疏Janus粒子及其制備方法和應用。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種二氧化硅的Janus粒子，該Janus粒子為表面具有不對稱改性的二氧化硅納米粒子，其中，所述Janus粒子的部分表面修飾有式(1)所示的硅烷提供的第一改性基團，以及所述Janus粒子的至少部分剩余表面修飾有式(2)所示的硅烷提供的第二改性基團；

式(1)式(2)

其中，R¹-R⁶各自獨立地選自C1-C6的烷基和C1-C6的烷氧基；L¹選自C1-C8的亞烷基；R⁷選自C6-C20的烷基。

本發明第二方面提供一種二氧化硅的Janus粒子的制備方法，該方法包括：

(1)將二氧化硅納米粒子的部分表面進行保護；

(2)在第一溶劑中，將保護后的二氧化硅納米粒子與式(1)所示的硅烷進行第一接觸反應，而后除去溶劑得到部分表面修飾有式(1)所示的硅烷提供的第一改性基團的二氧化硅納米粒子；所述第一溶劑為含醇和水的混合溶劑；

(3)暴露被保護的二氧化硅納米粒子的剩余表面；

(4)在第二溶劑中，將剩余表面暴露的二氧化硅納米粒子與式(2)所示的硅烷進行第二接觸反應以在二氧化硅納米粒子的至少部分剩余表面修飾上式(2)所示的硅烷提供的第二改性基團；所述第二溶劑為含醇和水的混合溶劑；

式(1)式(2)

其中，R¹-R⁶各自獨立地選自C1-C6的烷基和C1-C6的烷氧基；L¹選自C1-C8的亞烷基；R⁷選自C6-C20的烷基。

本發明第三方面提供由上述方法制得的二氧化硅的Janus粒子。