[发明专利]一种能够调节钻井液流变性的双面人纳米涂层颗粒

说明书

本发明公开了一种能够调节钻井液流变性的双面人纳米涂层颗粒，该颗粒以二氧化硅微米颗粒作为基体，外侧依次覆盖纳米级厚度的钛(Ti)‑镍(Ni)‑钛(Ti)涂层。将双面人纳米涂层颗粒极化后添加到钻井液中，再通过不同位置施加磁场或者改变磁场的强度从而利用双面人纳米涂层颗粒来调节钻井液流变性。本发明非化学溶剂，可回收并循环利用，大大降低钻井液使用成本；不同磁场下线性结构不同，便于调节流变性，且纳米涂层颗粒运动方向和速度可控；不同位置给予不同磁场强度，可调节流变性，实现钻井液流变性的各向异性，相比传统的化学试剂具有显著优势。

技术领域

本发明涉及一种表面不完全覆盖纳米金属涂层的颗粒，用于调节钻井液流变性，属于钻探用材料技术领域。

背景技术

勘探开发能源和深部地质钻探过程中维持井壁稳定离不开钻井液。钻进过程中，会产生大量岩屑和碎屑。通过钻井液的循环，将被钻头破碎的岩屑携带至地面，保持井眼清洁，使起下钻畅通，并保证钻头在井底始终接触和破碎新地层，不造成重复切削，实现安全快速钻进。

在此过程中，岩屑的携带与悬浮、井壁稳定和水力射流等都与钻井液的流变性紧密相关。改变钻井液流变性的传统方式是使用增粘剂或者降粘剂，增粘剂和降粘剂通常为高分子化学材料，常用的增粘剂有羧甲基纤维素、预胶化淀粉、聚阴离子纤维素和XC生物聚合物等。

目前传统方式问题和缺点如下：

①化学溶剂溶解进入溶液后，几乎不可能再回收利用。因此，在钻进过程中消耗巨大，形成较高的成本；

②化学高分子材料在钻井过程中，会渗入地下水系统，造成污染环境；

③在化学添加剂的钻井液体系中，不同位置的钻井液粘度和切力是一致的，无法实现同一溶液中不同位置的流变性能的各向异性。

发明内容

本发明旨在提供一种能够调节钻井液流变性的双面人纳米涂层颗粒，能够快速、方便的调节钻井液流变性，成本低，可循环使用。

为了实现上述目的，本发明提供了下述方案：

一种能够调节钻井液流变性的双面人纳米涂层颗粒，包括，

二氧化硅微米颗粒；

第一层钛表层，所述第一层钛表层覆盖在二氧化硅微米颗粒外表面；

镍表层，所述镍表层覆盖在前述第一层钛表层外表面；

第二层钛表层，所述第二层钛表层覆盖在前述镍表层外表面；

其中，第一层钛表层不完全覆盖二氧化硅微米颗粒的外表面，镍表层覆完全覆盖第一层钛表层，第二层钛表层完全覆盖镍表层。

本发明中，作为基体的二氧化硅微米颗粒不会对磁性产生反应，保证了其它金属覆盖层(第一层钛表层、镍表层和第二层钛表层)的稳定性，另一方面，二氧化硅的价格较低，而钻井液总用量较大，从成本的角度考虑，选用二氧化硅微米颗粒能够确保其被广泛应用。

优选的，所述二氧化硅微米颗粒的最大粒径等于3μm；

所述第一层钛表层的厚度为2.5nm；

所述镍表层的厚度为40nm；

所述第二层钛表层的厚度为2.5nm。

本发明中，第一层钛表层和第二层钛表层均为纯Ti层，镍表层为纯Ni层。本发明中的二氧化硅微米颗粒理想状态下为外径等于3μm的标准球体，但由于实际制备过程中二氧化硅微米颗粒不全部是标准的球体，所以本发明中以标准球体的最大外径为要求，越接近该外径的标准球体越符合本发明的要求。

进一步，所述第一层钛表层覆盖二氧化硅微米颗粒48％～52％的外表面。