一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑及其制備方法，所述降濾失劑是以苯乙烯、酰胺、丙烯酸、偶氮二異丁腈、烯基磺酸和納米SiO2為原料，并以油相溶液為連續(xù)相，在乳化劑十二烷基硫酸的細(xì)乳化超聲作用下反應(yīng)生成的一種共聚物。本發(fā)明提供的降濾失劑抗溫可達(dá)220℃，且同時具有良好的抗鹽和抗鈣能力，其制備方法簡單易行，反應(yīng)條件溫和可控，接枝效率高，反應(yīng)速度快，成本低廉。
【專利說明】一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井中使用的降濾失劑及制備方法，尤其涉及鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑及其制作方法。
【背景技術(shù)】 [0002]隨著世界能源需求的不斷增加，開發(fā)深部地層油氣資源已成為必然，這便對鉆井工藝提出了更高的要求。鉆井液工藝作為鉆井工藝中重要的組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到鉆井質(zhì)量和鉆井成本,甚至鉆井成敗。深部地層高溫高壓條件下鉆井液的濾失性能是鉆井液綜合性能的重要部分，而高溫高壓條件下鉆井液濾失量的控制是依靠抗高溫的降濾失劑來實(shí)現(xiàn)的。納米乳液是納米材料的一種，具有較低的油水界面張力，可使擴(kuò)散系數(shù)以及滲透性有所提高。這對抑制粘土膨脹和分散上尤為重要。當(dāng)納米乳液體系進(jìn)入井眼，由于納米乳液的高擴(kuò)散系數(shù)，能夠在粘土發(fā)生較高水化膨脹前封堵孔隙。納米乳液不僅具有很較強(qiáng)的井壁穩(wěn)定能力，而且還具有較高潤滑和油層保護(hù)性能。但是，如果溫度過高，納米材料就會因?yàn)楦邷亟到舛?，從而大大限制了其使用范圍。目前，傳統(tǒng)的納米材料不具有良好的抗高溫能力，同時，由于聚合物類材料由于自身的不足，如抗鹽、抗溫性能差；而無機(jī)納米粉體材料在井下復(fù)雜環(huán)境條件保持其納米尺寸分散性，也是一個很棘手而不能回避的問題。
[0003]因此，需要利用新的改性方法來提高納米材料降濾失劑的抗高溫、抗鹽和抗鈣能力，以適應(yīng)高溫深井鉆探的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑及其制作方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑，包括:
[0007]所述降濾失劑是以苯乙烯、酰胺、丙烯酸、偶氮二異丁腈、烯基磺酸和納米SiO2為原料，并以油相溶液為連續(xù)相，在乳化劑十二烷基硫酸的細(xì)乳化超聲作用下反應(yīng)生成的一種共聚物。
[0008]一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑的制作方法，包括:
[0009]將乳化劑溶于一定量去離子水中；將十六烷HD溶解于苯乙烯單體中，攪拌使HD全部溶解后，在苯乙烯單體相中加入改性Si022.5wt%,并在細(xì)乳化超聲功率為300W的條件下，對苯乙烯單體相體進(jìn)行20min超聲細(xì)乳化，得到單體細(xì)乳液；
[0010]將單體細(xì)乳液和質(zhì)量比為10:2:2的酰胺、丙烯酸、烯基磺酸的混合溶液倒入反應(yīng)瓶中；
[0011]對反應(yīng)瓶中的混合溶液進(jìn)行攪拌并通入氮?dú)?5min，用NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)瓶中的混合溶液使PH值范圍為7.0~9.0，并升溫到聚合溫度為50°C后，放入偶氮二異丁腈，在偶氮二異丁腈的引發(fā)下，聚合得到鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]通過將有機(jī)和無機(jī)組分在納米尺寸上相互協(xié)同作用，得到了綜合性能優(yōu)異的材料。納米復(fù)合材料將無機(jī)物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、加工性及介電性能揉合在一起，從而具有納米的優(yōu)良特性、良好的韌性和抗溫抗鹽性。另外，制備方法采用的是細(xì)乳液聚合法，該制備方法簡單易行，反應(yīng)條件溫和可控，反應(yīng)速度快，適用于工業(yè)化應(yīng)用推廣。
[0014]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【具體實(shí)施方式】
[0015]容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出本發(fā)明的多個結(jié)構(gòu)方式和制作方法。因此以下【具體實(shí)施方式】僅是本發(fā)明的技術(shù)方案的具體說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。
[0016]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0017]本實(shí)施例提供了一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑，所述降濾失劑是以苯乙烯、酰胺、丙烯酸、偶氮二異 丁腈、烯基磺酸和納米SiO2為原料，并以油相溶液為連續(xù)相，在乳化劑十二烷基硫酸的細(xì)乳化超聲作用下反應(yīng)生成的一種共聚物。
[0018]所述苯乙烯、酰胺、炳烯酸、烯基磺酸質(zhì)量比為5~10:1~5:1~5:2~6。
[0019]上述納米SiO2在使用前在硅烷偶聯(lián)劑3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的作用下表面進(jìn)行改性，其表面改性的步驟包括:
[0020]將定量納米SiO2和硅烷偶聯(lián)劑3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加入適量的甲苯溶劑中，于室溫中攪拌120~180min ；
[0021]通過離心分離獲得改性的SiO2,并用乙醇進(jìn)行沖洗，除去多余的硅烷偶聯(lián)劑，在真空下干燥后，得到粉末狀KH570改性Si02。
[0022]上述苯乙烯、酰胺、炳烯酸、烯基磺酸的總質(zhì)量與改性SiO2的質(zhì)量比為I~5:1。
[0023]上述乳化劑是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基三甲基溴化銨中的一種或多種；
[0024]上述納米SiO2是下列化學(xué)通式物質(zhì)范圍中的一種或多種:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑，其特征在于，所述降濾失劑是以苯乙烯、酰胺、丙烯酸、偶氮二異丁腈、烯基磺酸和納米SiO2為原料，并以油相溶液為連續(xù)相，在乳化劑十二烷基硫酸的細(xì)乳化超聲作用下反應(yīng)生成的一種共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑，其特征在于，所述苯乙烯、酰胺、炳烯酸、烯基磺酸質(zhì)量比為5~10:1~5:1~5:2~6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑，其特征在于，所述納米SiO2在使用前在硅烷偶聯(lián)劑3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的作用下表面進(jìn)行改性，其表面改性的步驟包括: 將定量納米SiO2和硅烷偶聯(lián)劑3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加入適量的甲苯溶劑中，于室溫中攪拌120~180min ； 通過離心分離獲得改性的SiO2，并用乙醇進(jìn)行沖洗，除去多余的硅烷偶聯(lián)劑，在真空下干燥后，得到粉末狀KH570改性Si02。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑，其特征在于，所述苯乙烯、酰胺、炳烯酸、烯基磺酸的總質(zhì)量與改性SiO2的質(zhì)量比為I~5:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑，其特征在于， 所述乳化劑是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基三甲基溴化銨中的一種或多種； 所述納米SiO2是下列化學(xué)通式物質(zhì)范圍中的一種或多種:

6.一種鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括: 將乳化劑溶于一定量去離子水中；將十六烷HD溶解于苯乙烯單體中，攪拌使HD全部溶解后，在苯乙烯單體相中加入改性Si022.5wt%,并在細(xì)乳化超聲功率為300W的條件下，對苯乙烯單體相體進(jìn)行20min超聲細(xì)乳化，得到單體細(xì)乳液； 將單體細(xì)乳液和質(zhì)量比為10:2:2的酰胺、丙烯酸、烯基磺酸的混合溶液倒入反應(yīng)瓶中； 對反應(yīng)瓶中的混合溶液進(jìn)行攪拌并通入氮?dú)?5min，用NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)瓶中的混合溶液使PH值范圍為7.0~9.0，并升溫到聚合溫度為50°C后，放入偶氮二異丁腈，在偶氮二異丁腈的引發(fā)下，聚合得到鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑的制備方法，其特征在于，所述 所述乳化劑是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基三甲基溴化銨中的一種或多種； 所述納米SiO2是下列化學(xué)通式物質(zhì)范圍中的一種或多種:
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液用抗高溫納米復(fù)合材料降濾失劑的制備方法，其特征在于，所述改性SiO2帶有不飽和雙鍵。
【文檔編號】C08F212/08GK103602322SQ201310554705
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】蘇俊霖, 李之軍, 蒲曉林, 任茂, 馬毅超 申請人:西南石油大學(xué)