[发明专利]纳米纤维-纳米碳酸钙复合物的钻井液用抗高温增粘剂

权利要求书

1.一种纳米纤维-纳米碳酸钙复合物的钻井液用抗高温增粘剂，其特征在于包括如下质量百分比的组分：阳离子纳米纤维素28~30%、分散剂6~8%、纳米碳酸钙48~49%、硬脂酸盐15~16%; 所述阳离子纳米纤维素按照下列方法制备： 1）甘蔗渣的预处理：（1）将甘蔗渣中所有糖分榨出后，用去离子水清洗干净烘干；（2）将干燥好的甘蔗渣粉碎至800目~1000目；2）阳离子纳米纤维悬浮液的制备：（1）将300~400g的98%硫酸倒入到容器中，用离子水将硫酸稀释至５０－６０wt%为止；（2）将120~160g预处理好的甘蔗渣加入到加热容器中，边搅拌边加入（1）中的硫酸，加完后，温度升高至40~50℃后快速搅拌；（3）加入120~150g高碘酸钠，避光条件下反应3-5h，随后加入乙二醇，搅拌、反应，除去未反应的高碘酸钠；将加热容器温度提高至５５－６５℃，加入三甲基乙酰氯，将pH调节至5.0，继续反应；加入20~30g季铵盐阳离子表面活性剂，继续反应；（4）将上述分散体系转入到另外容器中，加入过量的去离子水，终止反应；（5）将上述分散体系离心、沉淀，至上层清液澄清，体系pH 3~4为止；（6）将上述的分散体系在去离子水中透析、浓缩至浓度为30%为止，体系pH6~8，转入到密封容器中密封，即可得到阳离子纳米纤维悬浮液。

2.根据权利要求1所述的纳米纤维-纳米碳酸钙复合物的钻井液用抗高温增粘剂，其特征在于：所述分散剂为二辛基磺化琥珀酸钠、三辛基磺化琥珀酸钠、二辛基磺化丁二酸钠中的一种或几种组合；所述硬脂酸盐为硬脂酸镁、硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钾中的一种或几种组合。

3.根据权利要求2所述的纳米纤维-纳米碳酸钙复合物的钻井液用抗高温增粘剂，其特征在于：所述甘蔗渣属于糖蔗榨汁之后的残渣；所述季铵盐阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种组合。

4.根据权利要求3所述的纳米纤维-纳米碳酸钙复合物的钻井液用抗高温增粘剂，其特征在于所述阳离子纳米纤维悬浮液按照下列方法制备：

1）甘蔗渣的预处理：（1）将甘蔗渣用去离子水清洗干净，晾干，用压榨机压制，连续数次，将其中所有糖分榨出后，用去离子水清洗干净，放入到烘箱中，在80℃±5℃条件下干燥5h，取出；（2）用粉碎机将干燥好的甘蔗渣粉碎，用标准检验筛检验，粉碎至800目~1000目待用；

2）阳离子纳米纤维悬浮液的制备：（1）将300~400g的98%硫酸倒入到1000mL烧杯中，缓慢滴加去离子水，边滴加，边用玻璃棒轻轻搅拌，直至将硫酸稀释至64wt%为止；（2）将120~160g预处理好的甘蔗渣加入到2000mL的三口平底烧瓶中，缓慢加入（1）中的64wt%硫酸，以100rpm低速搅拌40~60min，加完后，温度升高至40~50℃，将搅拌速度增加至2000rpm，搅拌1~3h；（3）加入120~150g高碘酸钠，避光条件下反应3-5h，随后加入6mL乙二醇，搅拌速度1000rpm，继续反应1-2h，除去未反应的高碘酸钠；将反应器温度提高至60℃，加入30-50g三甲基乙酰氯，将pH调节至5.0，继续反应4h；加入20~30g季铵盐阳离子表面活性剂，继续反应1~2h；（4）将上述分散体系转入到2000mL塑料杯中，加入过量的去离子水，终止反应；（5）将上述分散体系分批转至离心机中，在10000rpm下离心20min，沉淀，将上层清液倒出，加入去离子水，再次高速离心，直至上层清液澄清为止，经多次离心，直至体系pH 3~4为止；（6）将上述的分散体系分批通过孔径20nm的再生纤维素透析袋在去离子水中透析，透析时间6~9天，直至体系pH6~8为止，将透析袋中分散体系低温旋转蒸发浓缩至浓度为30%为止，转入到密封瓶中密封待用，即可得到阳离子纳米纤维悬浮液。