[发明专利]钻井液用埃洛石纳米管-表面活性剂复合插层蒙脱土降滤失剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种钻井液用埃洛石纳米管‑表面活性剂复合插层蒙脱土降滤失剂的制备方法，其成分主要包括蒙脱土、NaOH、季铵盐表面活性剂、预插层埃洛石纳米管、纳米二氧化硅、分散稳定剂。本发明首先通过氯化钾和磺酸盐表面活性剂对埃洛石进行预插层，然后，通过化学竞争吸附方式和季铵盐表面活性剂共同插入到蒙脱土层间，将其剥离成纳米层片，通过阳离子表面活性剂促进其在钻井液中的分散，还与纳米二氧化硅协同作用，提高其在井壁上的封堵能力，从而降低其高温滤失量。

技术领域

本发明涉及一种油气勘探开发中钻井液用到的降滤失剂，具体说在钻井过程中尽量降低钻井液滤液进入地层，避免发生复杂事故。

背景技术

目前，在国内外的油气勘探开发过程中，逐渐向页岩油气、致密油气等复杂油气藏进发，地层物性复杂、应力多变，如果在钻井过程中，过多的滤液进入地层，可能会引发诸如卡钻、井眼坍塌等事故。为了减少上述事故的发生，需要在钻井液中加入性能优良的降滤失剂，常规的降滤失剂为天然矿物、天然聚合物及其衍生物以及人工合成共聚物等。但随着环保法规的日益严格，降滤失剂逐渐向天然聚合物方向转变，其中，凹凸棒石已经工业化应用，可以在盐水中起作用，而对其他矿物在钻井液中的应用研究不多。

埃洛石是一种天然的硅铝酸盐，具有天然的卷曲层片结构，二氧化硅和氧化铝的摩尔比为2:1，内径为8~15nm，外径为50~70nm，长度一般小于2.0μm。目前，埃洛石的报道大多数集中于靶向药物传输，在钻井液中尚无报道。

插层蒙脱土是一种经过插层剂插层后，剥离出来形成纳米蒙脱土层片，这种蒙脱土目前主要用于油基钻井液中的有机土。埃洛石插层蒙脱土尚无报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前水基钻井液中常用降滤失剂的抗温性差的问题，提出了钻井液用埃洛石纳米管-表面活性剂复合插层蒙脱土降滤失剂的制备。该制备方法采用埃洛石纳米管和季铵盐表面活性剂共同插层蒙脱土，形成纳米复合物，并与纳米二氧化硅协同作用，提高其对泥页岩和内外泥饼的封堵，降低钻井液滤液进入井壁内部，该处理剂无毒，对环境无伤害。

本发明采用技术方案如下：

1. 一种钻井液用埃洛石纳米管-表面活性剂复合插层蒙脱土降滤失剂的制备，包括：

1）在高压反应器中依次加入1200~1500g蒙脱土、3000~5000g去离子水和30~50gNaOH，将体系温度升高至60~80℃，在转速为4500-5500rpm的条件下，碱化反应30~50min；

2）在上述反应器中加入200~260g季铵盐表面活性剂和150~200g预插层埃洛石纳米管，将转速降低至800-1200rpm，插层反应2~4h；

3）在上述反应器中加入100~150g纳米二氧化硅和50~80g分散稳定剂，继续反应30~50min；

4）反应结束后，将上述体系转入真空压滤机，压滤三次，去离子水洗涤，随后转入旋转蒸发仪，除去所有溶剂，即得到钻井液用埃洛石纳米管-表面活性剂复合插层蒙脱土降滤失剂。

其中：

所述蒙脱土是一种硅酸盐的天然矿物，1：2型的硅铝酸盐，其结构为(Al, Mg)₂(SiO₁₀)(OH)₂.nH₂O，单斜晶系，多位微晶。

所述季铵盐表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种组合。

所述纳米二氧化硅粒径为10~50nm。

所述分散稳定剂为十四烷酸钠、十六烷酸钠和十八烷酸钠中的一种或几种组合。

所述预插层埃洛石纳米管的制备包括如下步骤：