[發(fā)明專利]一種有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠及油基鉆井液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110694702.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN113337261B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝剛;汪若蘭;黃進(jìn)軍;羅玉婧;范莉;陳宇;曹少帥;黃國(guó)豪;谷碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K8/512
• 分類號(hào): C09K8/512;C09K8/32;C08F220/04;C08F220/54;C08F222/38
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本發(fā)明公開了一種有機(jī)?無機(jī)納米復(fù)合凝膠及油基鉆井液。該油基鉆井液所用封堵劑為有機(jī)?無機(jī)納米復(fù)合凝膠，所述有機(jī)?無機(jī)納米復(fù)合凝膠合成原料包括二硫化鉬，2?乙基丙烯酸，N，N?二甲基丙烯酰胺，N,N?亞甲基雙丙烯酰胺；所述鉆井液包含有本發(fā)明的有機(jī)?無機(jī)納米復(fù)合凝膠。本發(fā)明的有機(jī)?無機(jī)納米復(fù)合凝膠作為納米封堵劑，其粒徑分布在50?200nm之間，可以有效阻止鉆井液濾液侵入地層，防止井壁坍塌等事故的發(fā)生，特別適用于頁巖地層的納米封堵，其制備方法原理可靠，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠封堵劑及其包含有該納米封堵劑的油基鉆井液。

背景技術(shù)

在石油與天然氣資源開發(fā)的過程中，深層頁巖氣的開采一直是研究人員的研究熱點(diǎn)。對(duì)于一些層理和微孔縫發(fā)育的硬脆性和破碎性地層，油基鉆井液濾液的侵入會(huì)帶來地層的不穩(wěn)定因素。此外，水力壓力通過微孔縫傳遞也會(huì)導(dǎo)致井壁失穩(wěn)，因此，必須加強(qiáng)油基鉆井液對(duì)微孔縫的封堵性。目前，油基鉆井液的封堵劑種類少，使用的封堵材料多是僅具親水性能的橋塞類材料，在油基鉆井液中的適應(yīng)性差，粒徑匹配能力不足。同時(shí)，井筒壓力的變化將引起孔縫大小的變化，孔縫動(dòng)態(tài)變形會(huì)對(duì)封堵層造成破壞，非彈性封堵劑形成的封堵層不能適應(yīng)孔縫變形，這將影響封堵效果；彈性封堵劑能夠更好地適應(yīng)孔縫變形，封堵效果穩(wěn)定。同時(shí)，上提鉆柱時(shí)，由于抽汲作用使井內(nèi)液柱壓力降低，當(dāng)封堵材料對(duì)井壁的吸附性不強(qiáng)時(shí)，孔縫中的封堵材料有可能在抽汲壓力的作用下被驅(qū)替出來，因此，研究了一種有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠封堵劑的合成及油基鉆井液。

有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠封堵劑是一種納米級(jí)別的封堵材料，能夠在壓力下變形進(jìn)入納米孔縫，剛性內(nèi)核可以起到支撐架橋的作用，柔性聚合物外殼可以發(fā)生形變，起到填充微小孔縫的作用，從而實(shí)現(xiàn)一劑多用的封堵功能，其親油基團(tuán)能使其很好的分散在油基鉆井液中。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前常規(guī)封堵劑無法有效封堵頁巖中的納米孔縫而導(dǎo)致的井壁失穩(wěn)問題，本發(fā)明提供了一種有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠封堵劑，其粒徑為納米級(jí)，能夠有效對(duì)頁巖地層中的納米級(jí)孔縫進(jìn)行封堵，從而達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。且研制了一種能適用于頁巖地層的新型納米封堵油基鉆井液能夠解決井壁穩(wěn)定、儲(chǔ)層污染等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠封堵劑及其油基鉆井液。所述有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠封堵劑的原料包括為二硫化鉬，2-乙基丙烯酸，N，N-二甲基丙烯酰胺，所述有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠封堵劑的制備步驟如下：

(1)納米二硫化鉬的改性：將納米二硫化鉬置于75-80℃真空干燥箱中干燥10-12h，準(zhǔn)確稱取干燥后的納米二硫化鉬2-3g，加入到40-50mL乙醇/水的分散液中，超聲分散40-50min，然后邊攪拌邊滴加2-3gKH550，在75-80℃反應(yīng)8-10h后，用乙醇洗滌，反復(fù)3-5次，最后置于55-60℃真空干燥箱中干燥8-10h得到改性納米二硫化鉬。

(2)有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合凝膠的制備:

①向反應(yīng)器中加入改性后的納米二硫化鉬，加超純水超聲分散10-15min；

②加入共聚單體2-乙基丙烯酸和N，N-二甲基丙烯酰胺，交聯(lián)劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，保持快速攪拌至溶解，通入氮?dú)?0-30min；

③將反應(yīng)體系升溫至55-60℃，保持?jǐn)嚢瑁瑢⑦^硫酸銨加入到混合體系內(nèi)，恒溫反應(yīng)3-4h；

④反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)體系降至20-25℃，制備得的樣品用蒸餾水洗滌至中性，接著在烘箱中60-70℃干燥；

⑤將烘干的樣品進(jìn)行研磨，然后密封保存。

所述改性后的納米二硫化鉬的加量為2-乙基丙烯酸與N，N-二甲基丙烯酰胺總重量的5-15％；

所述2-乙基丙烯酸的加量為3-3.5g；