[發(fā)明專利]改性納米二氧化硅、抗高溫增粘提切劑及其二者的制備方法與應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN114805421A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪曉驍;史赫;王建華;閆麗麗;楊海軍;劉人銅;張家旗;崔小勃;耿愿;高珊;王立輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團工程技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: C07F7/08
• 分類號: C07F7/08;C09K8/03;C09K8/36
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 張德斌;姚亮

本發(fā)明提供了一種改性納米二氧化硅、抗高溫增粘提切劑及其二者的制備方法與應(yīng)用，改性納米二氧化硅的制備方法包括如下步驟：S1：將納米二氧化硅與含有氨基的硅烷偶聯(lián)劑在醇類溶劑中進行第一接觸反應(yīng)，得到第一接觸反應(yīng)產(chǎn)物；S2：將所述第一接觸反應(yīng)產(chǎn)物與聚脂肪酸進行第二接觸反應(yīng)，從而得到所述改性納米二氧化硅，其中，所述聚脂肪酸選自十八碳不飽和脂肪酸二聚體或十八碳不飽和脂肪酸三聚體。本發(fā)明的改性納米二氧化硅、抗高溫增粘提切劑能夠在極端高溫環(huán)境下有效提高油包水乳化鉆井液體系的結(jié)構(gòu)強度，尤其提高油包水乳化鉆井液的動切力和低剪切速率粘度，進而改善油包水乳化鉆井液體系的沉降穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油田開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性納米二氧化硅、抗高溫增粘提切劑及其二者的制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

相對于水基鉆井液，油包水乳化鉆井液普遍具有更好的高溫穩(wěn)定性，是鉆探高溫深井的主體鉆井液技術(shù)。近些年來，隨著油氣資源勘探開發(fā)的不斷深入，深井、超深井數(shù)量逐漸增加，井底的溫度上限也在不斷刷新，為油包水乳化鉆井液技術(shù)帶來了越發(fā)嚴峻的挑戰(zhàn)。

高溫深井普遍伴隨較大的井底壓力，因此油包水乳化鉆井液往往需要添加大量加重材料以獲得較高的密度，從而實現(xiàn)地層壓力的有效平衡。然而在實際應(yīng)用過程中，油包水乳化鉆井液在高溫高壓井段通常存在加重材料的沉降問題。加重材料沉降后形成沉積層，會使鉆井液密度發(fā)生改變，致使井控難度變大。此外，在下套管和完井等操作中，鉆井液加重材料的沉降問題會延長非生產(chǎn)時間，增加井下的復(fù)雜事故，給鉆井帶來較大經(jīng)濟損失。

現(xiàn)有技術(shù)往往通過添加有機土或脂肪酸衍生物類增粘提切劑來提高油包水乳化鉆井液的結(jié)構(gòu)強度(動切力、低剪切速率粘度等)，從而改善體系的固相懸浮能力，防止加重材料的沉降。但現(xiàn)有的增粘提切材料普遍難以在200℃以上的高溫環(huán)境下發(fā)揮作用，如有機土在200℃以上時會由于改性劑熱分解而失去提切作用，加量過多還會導(dǎo)致體系因固相含量過高而過度稠化(塑性粘度過高)，影響機械鉆速。脂肪酸衍生物類增粘提切劑大多在200℃以上時會因發(fā)生熱分解而失效，導(dǎo)致鉆井液體系結(jié)構(gòu)強度顯著降低，引起重晶石等固相沉降。因此，研發(fā)優(yōu)良的抗高溫增粘提切材料以提高油包水乳化鉆井液在超高溫環(huán)境下的沉降穩(wěn)定性是當前階段抗高溫高密度油包水乳化鉆井液技術(shù)急需解決的核心問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種改性納米二氧化硅、抗高溫增粘提切劑及其二者的制備方法與應(yīng)用，能夠在極端高溫環(huán)境下有效提高油包水乳化鉆井液體系的結(jié)構(gòu)強度，尤其提高油包水乳化鉆井液的動切力和低剪切速率粘度，進而改善油包水乳化鉆井液體系的沉降穩(wěn)定性。

為達到上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種改性納米二氧化硅的制備方法，包括如下步驟：

S1：將納米二氧化硅與含有氨基的硅烷偶聯(lián)劑在醇類溶劑中進行第一接觸反應(yīng)，得到第一接觸反應(yīng)產(chǎn)物；

S2：將所述第一接觸反應(yīng)產(chǎn)物與聚脂肪酸進行第二接觸反應(yīng)，從而得到所述改性納米二氧化硅，其中，所述聚脂肪酸選自十八碳不飽和脂肪酸二聚體和/或十八碳不飽和脂肪酸三聚體。

本發(fā)明的改性納米二氧化硅的制備方法先由硅烷偶聯(lián)劑對納米二氧化硅表面進行修飾，形成-Si-O-Si-鍵，再用聚脂肪酸再與修飾于二氧化硅表面的硅烷偶聯(lián)劑的末端的胺基進行酰胺化縮合，使得聚脂肪酸在表面改性的納米二氧化硅顆粒表面成功接枝。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，上述改性納米二氧化硅的制備方法中，優(yōu)選地，所述聚脂肪酸選自十八烷不飽和脂肪酸二聚體和/或三聚甘油單月桂酸酯。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，上述改性納米二氧化硅的制備方法中，優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑選自具有式(I)所示通式的化合物，