本发明涉及水基钻井液领域，具体涉及一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。
背景技术：
：由于纳米二氧化硅的粒径小、比表面积大，具有纳米材料的表面界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等优点，同时纳米二氧化硅粒子也具有良好的化学惰性、相容性和胶体稳定性，因此其应用广泛。然而其表面有大量活性羟基，亲水性强，使其极易形成附聚体或二次聚集，不利于其在水基钻井液中的分散，进而影响纳米二氧化硅的结构与性能。目前常见的纳米材料分散方法主要为物理分散和化学处理分散。物理分散包括机械搅拌分散和超声波分散，其中机械搅拌分散是通过借助外部设备用强烈的搅拌方式将颗粒悬浮体分散的方法，超声波分散是超声波导致的空化作用产生的局部高温高压有效地阻止或解开颗粒团聚的方法。化学处理分散是在分散体系中加入一种或多种分散剂，然后分散剂吸附于纳米粒子而使其表面自由能下降，从而改变粒子与液相介质、粒子与粒子间的相互作用，增加粒子之间的排斥力，提高了分散体系的稳定性。然而单独使用上述方法获得的纳米材料分散液，不能很好地解决纳米材料的团聚问题。中国发明专利“一种纳米材料的分散方法”(申请号：201810315014.0)公开了一种纳米材料的分散方法。本发明将表面活性剂以及水混合后，向其中加入单壁碳纳米管共混，得到共混液，然后将共混液分别利用超声波清洗仪以及超声波细胞粉碎仪进行超声处理，对单壁碳纳米管进行分散。该分散方法分散效果显著，而且方法简单、易操作，显著节约制备的时间成本。但该发明专利未提及纳米材料在分散后的粒径大小，且本发明所使用的分散剂与其不同。技术实现要素：本发明的目的是为了提供一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法，针对水基钻井液中纳米二氧化硅易团聚，分散效果不佳，而提供一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法，使用该方法能获得分散效果良好、性能稳定的纳米二氧化硅分散液。为了实现上述目的，本发明提供了一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将阴离子型表面活性剂、无机类表面活性剂和高分子类表面活性剂加入到去离子水中，搅拌5-10min；(2)向步骤(1)溶液中加入纳米二氧化硅，高速搅拌5-20min；(3)采用超声波对步骤(2)的溶液处理1-20min，得到纳米二氧化硅分散体系。其中，阴离子型表面活性剂、无机类表面活性剂和高分子类表面活性剂的用量的质量比(1-5)：(0.5-5)：(1-4)，优选为(1-2)：(0.5-2)：(1.5-2.5)。步骤(2)所述纳米二氧化硅的用量为1-5％，优选为1.5-3％。所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和/或脂肪醇酰硫酸钠的一种或几种的混合物。所述无机类表面活性剂为六偏磷酸钠、硅酸钠和/或铝酸纳的一种或几种的混合物。所述高分子类表面活性剂为聚乙二醇或聚丙烯酸钠的一种或两种的混合物。步骤(1)所述搅拌过程中的转速为500-1000r/min，步骤(2)所述搅拌过程中的转速为8000-12000r/min。步骤(3)所述超声波的超声频率为30-50khz，优选为30-35khz。与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明采用阴离子型表面活性剂、无机类表面活性剂和高分子类表面活性剂进行复配对纳米二氧化硅进行分散，所得的纳米二氧化硅在水基钻井液中分散性好，达到微纳米级别。2、本发明采用了超声振荡对纳米二氧化硅分散液进行处理，进一步减小团聚在一起的纳米二氧化硅间的引力，从而使纳米二氧化硅得到更好的分离。3、本分散方法工艺简单，操作容易，使用流程方便，显著节约了制备成本，具有较好经济效益和社会效益。4、本发明有效的控制了纳米二氧化硅的团聚，为解决纳米材料封堵地层中的微纳米孔隙以及微裂缝奠定了良好的基础。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。为了实现本发明的目的，本发明提供了一种水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法，该方法包括以下步骤：(1)将阴离子型表面活性剂、无机类表面活性剂和高分子类表面活性剂加入到去离子水中，搅拌5-10min；(2)向步骤(1)溶液中加入纳米二氧化硅，高速搅拌5-20min；(3)采用超声波对步骤(2)的溶液处理1-20min，得到纳米二氧化硅分散体系。在本发明所述的方法中，阴离子型表面活性剂、无机类表面活性剂和高分子类表面活性剂的用量的质量比(1-5)：(0.5-5)：(1-4)，优选为(1-2)：(0.5-2)：(1.5-2.5)。其中，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和/或脂肪醇酰硫酸钠的一种或几种的混合物；优选情况下，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。其中，所述无机类表面活性剂为六偏磷酸钠、硅酸钠和/或铝酸纳的一种或几种的混合物；优选情况下，所述无机类表面活性剂为六偏磷酸钠。其中，所述高分子类表面活性剂为聚乙二醇或聚丙烯酸钠的一种或两种的混合物；优选情况下，所述高分子类表面活性剂为聚乙二醇。上述的各种物质可以是市售品，也可以根据本领域常规的方法制得，这里不再赘述。以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。实施例1本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照1：0.5：1.5的质量比加入到300ml去离子水中，以转速800r/min搅拌5min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速9000r/min搅拌10min；(3)采用超声波(超声频率为30khz)对步骤(2)的溶液处理15min，得到纳米二氧化硅分散体系a1。实施例2本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照1：1.5：1.5的质量比加入到300ml去离子水中，以转速900r/min搅拌5min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速10000r/min搅拌15min；(3)采用超声波(超声频率为32khz)对步骤(2)的溶液处理10min，得到纳米二氧化硅分散体系a2。实施例3本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照1：2：1.5的质量比加入到300ml去离子水中，以转速1000r/min搅拌5min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速11000r/min搅拌15min；(3)采用超声波(超声频率为35khz)对步骤(2)的溶液处理20min，得到纳米二氧化硅分散体系a3。实施例4本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照1.5：0.5：2的质量比加入到300ml去离子水中，以转速800r/min搅拌5min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速9000r/min搅拌10min；(3)采用超声波(超声频率为32khz)对步骤(2)的溶液处理15min，得到纳米二氧化硅分散体系a4。实施例5本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照1.5：1：2的质量比加入到300ml去离子水中，以转速1000r/min搅拌8min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速10000r/min搅拌10min；(3)采用超声波(超声频率为32khz)对步骤(2)的溶液处理15min，得到纳米二氧化硅分散体系a5。实施例6本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照1.5：2：2的质量比加入到300ml去离子水中，以转速1000r/min搅拌10min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速10000r/min搅拌15min；(3)采用超声波(超声频率为35khz)对步骤(2)的溶液处理15min，得到纳米二氧化硅分散体系a6。实施例7本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照2：0.5：1.5的质量比加入到300ml去离子水中，以以转速800r/min搅拌5min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速9000r/min搅拌10min；(3)采用超声波(超声频率为32khz)对步骤(2)的溶液处理15min，得到纳米二氧化硅分散体系a7。实施例8本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照2：1.5：2的质量比加入到300ml去离子水中，以以1000r/min搅拌10min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速10000r/min搅拌10min；(3)采用超声波(超声频率为35khz)对步骤(2)的溶液处理15min，得到纳米二氧化硅分散体系a8。实施例9本实施例在于说明水基钻井液用纳米二氧化硅的分散方法。(1)将分散剂十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇按照2：2：2.5的质量比加入到300ml去离子水中，以以1000r/min搅拌10min；(2)向步骤(1)溶液中加入2％纳米二氧化硅，以转速10000r/min搅拌15min；(3)采用超声波(超声频率为35khz)对步骤(2)的溶液处理15min，得到纳米二氧化硅分散体系a9。对比例1按照与实施例1相同的方法分散纳米二氧化硅，所不同之处在于：没有加入任何的分散剂，得到纳米二氧化硅分散体系b1。对比例2按照与实施例1相同的方法分散纳米二氧化硅，所不同之处在于：没有超声波处理，得到纳米二氧化硅分散体系b2。对比例3按照与实施例1相同的方法分散纳米二氧化硅，所不同之处在于：只加入阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，得到纳米二氧化硅分散体系b3。对比例4按照与实施例1相同的方法分散纳米二氧化硅，所不同之处在于：只加入无机类表面活性剂六偏磷酸钠，得到纳米二氧化硅分散体系b4。对比例5按照与实施例1相同的方法分散纳米二氧化硅，所不同之处在于：只加入高分子类表面活性剂聚乙二醇，得到纳米二氧化硅分散体系b5。测试例1将实施例1-9中的纳米二氧化硅分散体系a1-a9以及对比例1-5中的纳米二氧化硅分散体系b1-b5稀释20倍后用激光粒度分析仪(型号：bt-9300ld)测其粒径分布，测试结果如表1所示。表1分散体系平均粒径(nm)粒径范围(nm)a1648.2420-930a2598.5340-825a3550.3312-843a4619.6425-996a5510.4280-750a6241.9102-625a7446.7250-738a8361.8143-649a9310.5182-749b131241824-4250b2823.5420-1431b31624.2743-3524b41347.8541-3259b51465.3625-3982由表1粒径分布结果可知：实施例6所得的纳米二氧化硅分散体系a6分散效果最好，粒径范围为102-625nm，平均粒径为241.9nm。实施例1-5所得的纳米二氧化硅分散体系a1-a5以及实施例7-9所得的纳米二氧化硅分散体系a7-a9的分散效果一般，平均粒径大于300nm。对比例1由于未加入分散剂，使得纳米二氧化硅分散体系b1分散效果很差，大部分纳米二氧化硅团聚。对比例2由于未进行超声处理，使得纳米二氧化硅分散体系b2分散效果一般，分散体系中纳米二氧化硅的平均粒径大于800nm。对比例3由于只加入阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，使得纳米二氧化硅分散体系b3分散效果不是很好，分散体系中纳米二氧化硅的平均粒径大于1600nm。对比例4由于只加入无机类表面活性剂六偏磷酸钠，使得纳米二氧化硅分散体系b4分散效果不是很好，分散体系中纳米二氧化硅的平均粒径大于1300nm。对比例5由于只加入高分子类表面活性剂聚乙二醇，使得纳米二氧化硅分散体系b5分散效果不是很好，分散体系中纳米二氧化硅的平均粒径大于1400nm。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。当前第1页12