[发明专利]一种粘土矿物纳米水凝胶封堵剂及水基钻井液

权利要求书

1.一种粘土矿物纳米水凝胶封堵剂，其特征在于，所述粘土矿物纳米水凝胶的原料包括甲醇、缬氨酸类化合物、丙烯酰胺类化合物、粘土矿物、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸盐，所述粘土矿物纳米水凝胶的制备步骤如下：

S1、向反应器中加入100-150mL甲醇，并使其冷却至0-2℃，再以1-2D/s的速度缓慢滴加20-30mL氯化亚砜，滴加结束后，搅拌20-30min，再加入0.05-0.1摩尔缬氨酸类化合物，升温至20-40℃并反应16-20h，反应结束后，在40-60℃的条件下旋转蒸发，旋蒸产物用去离子水洗涤2-3次后，置于60-80℃下干燥，得到缬氨酸甲酯类化合物；

S2、称取0.05-0.1摩尔的缬氨酸甲酯类化合物，溶解于40-60mLN,N'-二甲基甲酰胺溶剂中，再转入装有80-100mL的三乙胺反应器中，接着加入40-60mL的丙烯酰氯，在20-40℃下搅拌反应8-12h，待反应完毕后，转入旋转蒸发仪进行旋蒸，旋转蒸发温度设置为45℃，在旋蒸产物中加入15-20mL去离子水和5-10mL乙酸乙酯进行萃取，反复萃取4-6次，最后得到N-乙酰基缬氨酸甲酯类化合物；

S3、称取0.01-0.05摩尔N-乙酰基缬氨酸甲酯类化合物以及0.02-0.1摩尔丙烯酰胺类化合物为合成单体，并将其分别溶解于60-80mL的等量无水乙醇溶剂，转入反应器中，再称取两个合成单体总质量2-5％的粘土矿物，于20-30mL蒸馏水中分散后转入前述反应器，通入氮气20-40min，接着加入0.008-0.01摩尔的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和0.0016-0.0026摩尔的过硫酸盐，在50-80℃下密封反应8-12h，得到粘土矿物纳米水凝胶。

2.根据权利要求1所述的粘土矿物纳米水凝胶封堵剂，其特征在于，所述粘土矿物为高岭石、蒙脱石、伊利石中的一种；所述缬氨酸类化合物为N-甲基-L-缬氨酸、N-甲氧羰基-L-缬氨酸、N-苄氧羰基-D-缬氨酸中的一种；所述丙烯酰胺类化合物为N-苄基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺中的一种；所述过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种。

3.一种水基钻井液，其特征在于，所述钻井液包括权利要求1-2任一所述的粘土矿物纳米水凝胶封堵剂，以重量份计，所述钻井液包括以下组分：水100份，膨润土1-10份，流型调节剂3-9份，增粘剂0.2-1.4份，降滤失剂3-9份，粘土矿物纳米水凝胶封堵剂20-50份，加重剂20-50份，润滑剂0.2-3份，pH调节剂0.2-0.3份。

4.根据权利要求3所述的水基钻井液，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土中的一种；所述流型调节剂为无铬磺化褐煤、丙烯酰胺、丙烯酸钠的至少一种；所述増粘剤为黄原胶、羧甲基纤维素、羟乙基淀粉的至少一种；所述降滤失剂为磺甲基酚醛树脂、褐煤树脂、羟甲基淀粉的至少一种；所述加重剂为重金石、碳酸钙粉、铁矿粉的至少一种；所述润滑剂为阴离子表面活性剂、石墨、改性植物油的至少一种；所述pH调节剂为氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾的至少一种。