一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂及其制备方法

文档序号:3682902阅读:194来源:国知局
一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂及其制备方法,所述降滤失剂是以苯乙烯、酰胺、丙烯酸、偶氮二异丁腈、烯基磺酸和纳米SiO2为原料,并以油相溶液为连续相,在乳化剂十二烷基硫酸的细乳化超声作用下反应生成的一种共聚物。本发明提供的降滤失剂抗温可达220℃,且同时具有良好的抗盐和抗钙能力,其制备方法简单易行,反应条件温和可控,接枝效率高,反应速度快,成本低廉。
【专利说明】一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻井中使用的降滤失剂及制备方法,尤其涉及钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂及其制作方法。
【背景技术】 [0002]随着世界能源需求的不断增加,开发深部地层油气资源已成为必然,这便对钻井工艺提出了更高的要求。钻井液工艺作为钻井工艺中重要的组成部分,其性能的好坏直接关系到钻井质量和钻井成本,甚至钻井成败。深部地层高温高压条件下钻井液的滤失性能是钻井液综合性能的重要部分,而高温高压条件下钻井液滤失量的控制是依靠抗高温的降滤失剂来实现的。纳米乳液是纳米材料的一种,具有较低的油水界面张力,可使扩散系数以及渗透性有所提高。这对抑制粘土膨胀和分散上尤为重要。当纳米乳液体系进入井眼,由于纳米乳液的高扩散系数,能够在粘土发生较高水化膨胀前封堵孔隙。纳米乳液不仅具有很较强的井壁稳定能力,而且还具有较高润滑和油层保护性能。但是,如果温度过高,纳米材料就会因为高温降解而失效,从而大大限制了其使用范围。目前,传统的纳米材料不具有良好的抗高温能力,同时,由于聚合物类材料由于自身的不足,如抗盐、抗温性能差;而无机纳米粉体材料在井下复杂环境条件保持其纳米尺寸分散性,也是一个很棘手而不能回避的问题。
[0003]因此,需要利用新的改性方法来提高纳米材料降滤失剂的抗高温、抗盐和抗钙能力,以适应高温深井钻探的需要。

【发明内容】

[0004]为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂及其制作方法。
[0005]本发明的目的通过以下的技术方案来实现:
[0006]一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂,包括:
[0007]所述降滤失剂是以苯乙烯、酰胺、丙烯酸、偶氮二异丁腈、烯基磺酸和纳米SiO2为原料,并以油相溶液为连续相,在乳化剂十二烷基硫酸的细乳化超声作用下反应生成的一种共聚物。
[0008]一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂的制作方法,包括:
[0009]将乳化剂溶于一定量去离子水中;将十六烷HD溶解于苯乙烯单体中,搅拌使HD全部溶解后,在苯乙烯单体相中加入改性Si022.5wt%,并在细乳化超声功率为300W的条件下,对苯乙烯单体相体进行20min超声细乳化,得到单体细乳液;
[0010]将单体细乳液和质量比为10:2:2的酰胺、丙烯酸、烯基磺酸的混合溶液倒入反应瓶中;
[0011]对反应瓶中的混合溶液进行搅拌并通入氮气15min,用NaOH溶液调节反应瓶中的混合溶液使PH值范围为7.0~9.0,并升温到聚合温度为50°C后,放入偶氮二异丁腈,在偶氮二异丁腈的引发下,聚合得到钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂。
[0012]与现有技术相比,本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点:
[0013]通过将有机和无机组分在纳米尺寸上相互协同作用,得到了综合性能优异的材料。纳米复合材料将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性及介电性能揉合在一起,从而具有纳米的优良特性、良好的韧性和抗温抗盐性。另外,制备方法采用的是细乳液聚合法,该制备方法简单易行,反应条件温和可控,反应速度快,适用于工业化应用推广。
[0014]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
【具体实施方式】
[0015]容易理解,根据本发明的技术方案,在不变更本发明的实质精神下,本领域的一般技术人员可以提出本发明的多个结构方式和制作方法。因此以下【具体实施方式】仅是本发明的技术方案的具体说明,而不应当视为本发明的全部或者视为本发明技术方案的限定或限制。
[0016]下面通过实施例对本发明作进一步详细的描述。
[0017]本实施例提供了一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂,所述降滤失剂是以苯乙烯、酰胺、丙烯酸、偶氮二异 丁腈、烯基磺酸和纳米SiO2为原料,并以油相溶液为连续相,在乳化剂十二烷基硫酸的细乳化超声作用下反应生成的一种共聚物。
[0018]所述苯乙烯、酰胺、炳烯酸、烯基磺酸质量比为5~10:1~5:1~5:2~6。
[0019]上述纳米SiO2在使用前在硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的作用下表面进行改性,其表面改性的步骤包括:
[0020]将定量纳米SiO2和硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,加入适量的甲苯溶剂中,于室温中搅拌120~180min ;
[0021]通过离心分离获得改性的SiO2,并用乙醇进行冲洗,除去多余的硅烷偶联剂,在真空下干燥后,得到粉末状KH570改性Si02。
[0022]上述苯乙烯、酰胺、炳烯酸、烯基磺酸的总质量与改性SiO2的质量比为I~5:1。
[0023]上述乳化剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或多种;
[0024]上述纳米SiO2是下列化学通式物质范围中的一种或多种:
[0025]
【权利要求】
1.一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂,其特征在于,所述降滤失剂是以苯乙烯、酰胺、丙烯酸、偶氮二异丁腈、烯基磺酸和纳米SiO2为原料,并以油相溶液为连续相,在乳化剂十二烷基硫酸的细乳化超声作用下反应生成的一种共聚物。
2.根据权利要求1所述的钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂,其特征在于,所述苯乙烯、酰胺、炳烯酸、烯基磺酸质量比为5~10:1~5:1~5:2~6。
3.根据权利要求1所述的钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂,其特征在于,所述纳米SiO2在使用前在硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的作用下表面进行改性,其表面改性的步骤包括: 将定量纳米SiO2和硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,加入适量的甲苯溶剂中,于室温中搅拌120~180min ; 通过离心分离获得改性的SiO2,并用乙醇进行冲洗,除去多余的硅烷偶联剂,在真空下干燥后,得到粉末状KH570改性Si02。
4.根据权利要求1所述的钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂,其特征在于,所述苯乙烯、酰胺、炳烯酸、烯基磺酸的总质量与改性SiO2的质量比为I~5:1。
5.根据权利要求1所述的钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂,其特征在于, 所述乳化剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或多种; 所述纳米SiO2是下列化学通式物质范围中的一种或多种:

6.一种钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂的制备方法,其特征在于,所述方法包括: 将乳化剂溶于一定量去离子水中;将十六烷HD溶解于苯乙烯单体中,搅拌使HD全部溶解后,在苯乙烯单体相中加入改性Si022.5wt%,并在细乳化超声功率为300W的条件下,对苯乙烯单体相体进行20min超声细乳化,得到单体细乳液; 将单体细乳液和质量比为10:2:2的酰胺、丙烯酸、烯基磺酸的混合溶液倒入反应瓶中; 对反应瓶中的混合溶液进行搅拌并通入氮气15min,用NaOH溶液调节反应瓶中的混合溶液使PH值范围为7.0~9.0,并升温到聚合温度为50°C后,放入偶氮二异丁腈,在偶氮二异丁腈的引发下,聚合得到钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂。
7.根据权利要求6所述的钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂的制备方法,其特征在于,所述 所述乳化剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或多种; 所述纳米SiO2是下列化学通式物质范围中的一种或多种:
8.根据权利要求6所述的钻井液用抗高温纳米复合材料降滤失剂的制备方法,其特征在于,所述改性SiO2带有不饱和双键。
【文档编号】C08F212/08GK103602322SQ201310554705
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】苏俊霖, 李之军, 蒲晓林, 任茂, 马毅超 申请人:西南石油大学
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