[发明专利]基于智能成膜的热敏自封堵膨润土、其应用及钻井液

说明书

本发明提供一种基于智能成膜的热敏自封堵膨润土，为表面及层间结合柔性功能修饰剂的空间网状复合物，其开关温度为80～140℃，修饰剂为多胺聚合物HPPA。其制备方法包括以下步骤：活化膨润土、洗涤干燥、构造膨润土结合位点、结合改性膨润土、联结膨润土颗粒、干燥粉碎制得热敏性的自封堵膨润土。还包括上述膨润土在钻井液中的应用及包含其的钻井液。本发明基于高温地层的储层及井眼的水化侵蚀，采用表面点修饰及层间结合插层设计了高温自封堵性膨润土。可通过调节温度，选择性地开关热敏性膨润土，从而有选择地封堵微纳米孔隙及裂缝，实现高温下对微纳微米孔隙及微裂缝的封堵，提高所成泥饼的封堵性，阻止高温下井筒内水侵入水化井眼及储层。

技术领域

本发明涉及一种基于智能成膜的热敏自封堵膨润土、其应用及钻井液，属于钻井技术领域。

背景技术

近年来，随着浅层能源资源匮乏，钻井逐渐指向地层深处，以平衡人类日益增长的能源需求。因此，有必要大力发展深井及超深井钻采技术。其中，井壁稳定技术是深井及超深井钻采有效进行的前提与技术核心。具体地，由于深井及超深井的高温高压地层环境，井筒内部流体滤失严重，对地层侵蚀加重，使得井壁难以维持稳定。

本发明针对这一工程问题，提供一种热敏自封堵膨润土。与传统膨润土不同，本发明基于智能成膜剂技术，提供的热敏自封堵膨润土，具有优异的高温智能成膜性能，具有柔性温度开关，可有效抑制井筒内流体的流失，起到稳定井壁稳定的作用。

发明内容

本发明针对深井及超深井的高温高压底层环境，井筒内部液体滤失严重，对地层侵蚀严重，井壁难以维持稳定的问题，提供一种基于智能成膜的热敏自封堵膨润土，具有优异的高温智能成膜性能，具有柔性温度开关，可有效抑制井筒内流体的流失，起到稳定井壁稳定的作用，进一步的，提供基于智能成膜的热敏自封混凝土在钻井液中的应用，并提供一种基于智能成膜的热敏自封混凝土的钻井液。

本发明采用上述的技术目的，采用如下的技术方案。

本发明提供一种基于智能成膜的热敏自封堵膨润土，该膨润土为表面及层间结合柔性功能修饰剂的空间网状复合物，其开关温度为80～140℃。具体的，所述的柔性功能修饰剂为多胺聚合物HPPA，HPPA为掺杂N-异丙基丙烯酰胺，N,N,N’N’-四甲基乙二胺，丙烯酸和DWP的复合物，其分子量为10000～40000。附图1为本发明的基于智能成膜的热敏自封堵膨润土封堵机理图。

本发明的基于智能成膜的热敏自封堵膨润土的制备方法包括以下的步骤：

步骤一，活化膨润土。

取2～3g膨润土与100mL的体积浓度为30％的浓盐酸水溶液混溶，35～45℃下，磁力搅拌5～8h，然后在100～120℃下旋转蒸馏5～9h，干燥。

步骤二，洗涤干燥。

步骤一的膨润土用无水乙醇反复荡洗3～5遍，然后，80～90℃干燥3h，并用固体粉粹机研磨膨润土至平均粒径为300～500目，制得活化膨润土。

步骤三，构造膨润土结合位点。

将5～10g活化膨润土分散于100mL蒸馏水中，并添加超声分散装置，超声分散搅拌3～5h。然后，加入1.5～2.5g的3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷混合搅拌2～3h，反应温度为50～58℃。待反应结束后，向混和液中加入30～50ml氯仿，搅拌2～3h。然后，7000～9000rpm离心混合液3～5min。继而取离心后的固体分离物继续分散于无水乙醇，反复洗涤3～5次。

步骤四，结合改性膨润土。

取3～5g洗涤后的沉淀物，溶于200mL蒸馏水中，并加入4～7gN-异丙基丙烯酰胺，2～5g N,N,N’N’-四甲基乙二胺，氮气保护冰水浴搅拌20～30min。然后，将搅拌后的混和液按体积比1:1.15～1:4.25加入丙烯酸，然后置于65～70℃的热滚炉中反应5～8h。