[发明专利]超分子材料及其制备方法和在无土相水基钻井液中作为提切剂的应用

说明书

本发明涉及油气钻井领域，具体涉及超分子材料及其制备方法和在无土相水基钻井液中作为提切剂的应用。该超分子材料由CaO、C、SiO₂和结合水结合而成。本发明提供的超分子材料在水基钻井液中作为提切剂时，可以在不采用其他黏土下，获得较好的提切效果，其在高剪切条件下表现出低粘度；而在低剪切条件下表现出高粘度，利于提高钻井速度，获得携岩强具有良好触变性的无土相水基钻井液。

技术领域

本发明涉及油气钻井领域，具体涉及超分子材料及其制备方法和在无土相水基钻井液中作为提切剂的应用。

背景技术

水平井作为一种高效开发井型，能够增加井筒与储层的接触面积，在提高油井采收率方面有显著效果。在水平井钻井过程中水平段携带钻屑困难，易形成岩屑床增加了摩阻、扭矩，甚至造成卡钻等事故，严重影响钻井效率。因此，钻井液必须有很好的携岩性能，这对钻井液的流变性提出了较高的要求。水基钻井液以其环保，低成本的特点而被广泛使用，主要由膨润土、各种聚合物和加重材料组成。为实现较好的携岩性能，水基钻井液中通常加入大量的膨润土和聚合物，而这会降低钻进速度并且形成较厚的滤饼，造成黏附卡钻等事故。因此，研发出高效携岩强触变的无黏土水基钻井液体系提高钻井速度，解决水平井携岩问题，显得十分必要，而高效提切剂是该水基钻井液体系的关键。

目前，国内外研发的水基钻井液提切剂多存在合成过程中所用单体不环保，合成工艺复杂，产品成本较高，难以大规模应用等问题。另外，这些合成的聚合物提切剂在钻头水眼处(高剪切速率)存在被剪切降解的可能，且影响钻速，难以获得携岩能力高的水基钻井液体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好触变性且在较少用量下获得切力高、携岩能力高的无土相水基钻井液的超分子材料及其制备方法和在无土相水基钻井液中作为提切剂的应用。

本发明的发明人深入研究发现，本发明的超分子材料能够在高剪切条件下水凝胶结构被拆散，表现出低粘度；而在低剪切条件下，水凝胶结构重新恢复，表现出高粘度，由此作为水基钻井液提切剂时，可以提高钻井速度，获得携岩强具有良好触变性的无土相水基钻井液。

为此，本发明一方面提供一种超分子材料，该超分子材料由CaO、C、SiO₂和结合水结合而成。

本发明第二方面提供一种超分子材料的制备方法，该方法包括：

(1)在含水溶剂中，且在碱性条件下，将钙源、碳源和硅源进行混合；

(2)将混合所得混合物进行陈化，而后进行固液分离，并干燥所得固相；

其中，所述钙源为氧化钙和/或氢氧化钙，所述碳源为石墨、石墨烯、氧化石墨和氧化石墨烯中的一种或多种，所述硅源为二氧化硅；

所述陈化的条件包括：温度为100℃以上，时间为10h以上。

本发明第三方面提供由第二方面所述的方法制得的超分子材料。

本发明第四方面提供上述超分子材料在钻井液中作为提切剂的应用。

本发明第五方面提供一种含有上述超分子材料中作为提切剂的水基钻井液。

本发明第六方面提供上述水基钻井液在油气钻井中的应用。

本发明提供的超分子材料在水基钻井液中作为提切剂时，可以在不采用其他黏土下，获得较好的提切效果，其在高剪切条件下表现出低粘度；而在低剪切条件下表现出高粘度，利于提高钻井速度，获得携岩强具有良好触变性的无土相水基钻井液。

附图说明

图1是本发明所得的超分子材料在水中形成的聚集体的TEM图。

具体实施方式