[發明專利]一種抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑及油基鉆井液

有效

• 申請號: 202210082536.7
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114350329B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 謝剛;曹少帥;黃進軍;鄧明毅;羅玉婧;范莉;雷震;陳宇
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03;C09K8/36;C09K8/32;C09K8/46;C09K8/467
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本發明公開了一種抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑及油基鉆井液。所述抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑合成原料包括納米碳化鈦(50nm)，對十二烷基苯乙烯，丙烯酸十六烷基酯類化合物，乙烯基環烷類化合物，插層劑，交聯劑，引發劑；所述鉆井液包含有本發明的抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑。本發明的抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑作為納米封堵劑，其粒徑分布在90?330nm之間，能夠有效的封堵泥頁巖井壁中納米尺寸的孔隙，從而可以有效穩定井壁、防止垮塌，同時其制備方法原理可靠，具有廣闊的市場前景；本發明所使用的油基鉆井液在泥頁巖地層條件下的流變性、穩定性以及封堵性等方面性能良好。

技術領域

本發明涉及油氣田鉆井技術領域，具體涉及一種抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑的合成及包含有該封堵劑的油基鉆井液。

背景技術

油基鉆井液是指以油作為連續相的鉆井液，與水基鉆井液相比較油基鉆井液具有能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁穩定、潤滑性更好和對油氣層損害程度更小等多種優點，目前在各種復雜地層中取得了極佳的效果，具有較廣闊的應用前景。

近年來中國非常規油氣的開采力度不斷加大，隨之而來的是鉆井難度的不斷增大。盡管頁巖氣開發廣泛使用油基鉆井液，但并不能有效地解決液相壓力傳遞引起的井壁失穩問題，卡鉆、埋卡儀器的事故時有發生。如何提高油基鉆井液的封堵效果，降低鉆井液的濾失量，提高井壁穩定性，一直是油基鉆井液研究領域的一個難點和關注點，其關鍵是油基鉆井液封堵劑的研制。而對裂縫或層理發育的頁巖地層，目前已有的封堵劑在微米級別的頁巖孔縫中取得了很好的封堵效果，但在封堵納米級孔縫方面，其封堵效果亟待進一步提升。因此，針對頁巖中的納米級別的孔縫不能有效封堵而導致的井壁失穩的問題，合成一種具有納米尺寸的封堵劑去提高油基鉆井液的封堵效果將是一個很好的選擇。

發明內容

針對目前常規封堵劑無法有效封堵泥頁巖中的納米孔縫而導致的井壁失穩問題，本發明提供了一種抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑，其粒徑為納米級，能夠有效對泥頁巖地層中的納米孔縫進行封堵，從而達到穩定井壁的目的。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：所述抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑的原料為納米碳化鈦(50nm)，對十二烷基苯乙烯，丙烯酸十六烷基酯類化合物，乙烯基環烷類化合物，插層劑，交聯劑，引發劑，所述抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑的制備步驟如下：

將納米碳化鈦置于60-70℃條件下真空干燥，取干燥后的納米碳化鈦加入到去離子水的分散液中進行超聲分散，然后邊攪拌邊滴加插層劑，然后置于在40-50℃反應，冷卻至室溫，離心分離，再超聲分散，抽濾，洗滌，得到插層改性納米碳化鈦，然后，將得到的插層改性納米碳化鈦用去離子水進行超聲分散，分散液置于反應器中，通氮氣20-30min后，加入共聚單體對十二烷基苯乙烯，丙烯酸十六烷基酯類化合物，乙烯基環烷類化合物于反應器中，并用20％-25％的NaOH水溶液將體系pH值調節到6.5-7.5之間，升溫至60-70℃，再加入交聯劑及引發劑反應4-5h，反應完畢后，冷卻至室溫，制備得的樣品用蒸餾水洗滌至中性，然后置于50-60℃條件下真空干燥，將烘干的樣品進行研磨，得到抗高溫插層改性納米碳化鈦復合封堵劑。

所述插層劑為四甲基氫氧化銨(TMAOH)、二甲基亞砜(DMSO)中的一種；

所述丙烯酸十六烷基酯類化合物為丙烯酸十六烷基酯，甲基丙烯酸十六烷基酯中的一種；

所述乙烯基環烷類化合物為對乙烯基環戊烷、乙烯基環己烷、乙烯基環辛烷中的一種；

所述交聯劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、雙環戊二烯丙烯酸酯(DCPA)中的一種；

所述引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種；

所述插層改性納米碳化鈦，對十二烷基苯乙烯，丙烯酸十六烷基酯類化合物，乙烯基環烷類化合物的摩爾質量比為2:2:1:3；