[发明专利]一种温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶的合成及水基钻井液

权利要求书

1.一种温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶，其特征在于，所述温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶的原料有纳米二氧化硅(15+5nm)、温度响应性单体、pH响应性单体、交联剂、引发剂，采用如下步骤制备而成：

纳米二氧化硅的改性：将纳米二氧化硅置于70-80℃真空干燥箱中干燥12-14h，准确称取干燥后的纳米二氧化硅2-3g，加入到40-50mL乙醇/水的分散液中，超声分散40-50min，然后边搅拌边滴加γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)2-3g，在70-80℃反应12h后，用乙醇洗涤，反复3-5次，最后置于50-60℃真空干燥箱中干燥6-8h得到改性纳米二氧化硅；

温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶：将纳米二氧化硅置于烧杯中，加入蒸馏水并超声分散10-20min后转入反应器中，将温度响应性单体、pH响应性单体、交联剂分别溶于去离子水中后转入反应器中，磁力搅拌2-3h；将反应器升温至50-80℃后，向反应体系中加入引发剂反应6-8h；待反应体系自然冷却后，用蒸馏水洗涤至pH为6-7之间，并用蒸馏水浸泡3-4天，每天定时换水3-5次，即得温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶。

2.根据权利要求1所述的温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶，其特征在于，透析袋的截留分子量为8000-10000。

3.根据权利要求1-2所述的温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶，其特征在于，温度响应性单体为N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺中的一种；所述pH响应性单体为丙烯酸、烯丙胺、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰化磺胺嘧啶中的一种；所述交联剂为N,N-亚甲基丙烯酰胺、N,N-八亚甲基双丙烯酰胺、N,N-十二烷亚甲基双丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺中的一种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈中的一种。

4.根据权利要求1-3所述的温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶，其特征在于，所述乙醇/水的分散液中水与乙醇的体积比为1：4.5-5，所述纳米二氧化硅的添加量为温度响应性单体和pH响应性单体总重量的5-20％，所述浓硝酸和浓硫酸的体积比为1：2.5-3；所述温度响应性单体与pH响应性单体的摩尔比为1：0.1-0.5；所述交联剂的用量为温度响应性单体重量的1-5％；所述引发剂的用量为温度响应性单体重量的1-5％。

5.一种水基钻井液，其特征在于，所述钻井液中添加有权利要求1-4任一所述的温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶。

6.根据权利要求5所述的水基钻井液，其特征在于，所述钻井液包括以下组分：水，膨润土，NaOH，聚丙烯酰胺钾盐(KPAM)，聚阴离子纤维素(PAC-LV)，腐植酸丙磺酸酰胺多元共聚物(RSTF)，磺化酚醛树脂(SMP-1)，酰胺基胺(FRH)，防卡降滤失剂(PPL)，防卡润滑剂(FK-10)，乳化剂(SP-80)，温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶封堵剂，除硫剂，CaO，重晶石。

7.根据权利要求5和6所述的水基钻井液，其特征在于，以100重量份的水为基准，所述膨润土的加量为2-4重量份，所述NaOH的加量为0.1-0.3重量份，所述KPAM的加量为0.01-0.03重量份，所述PAC-LV的加量为0.3-0.8重量份，所述RSTF的加量为4-6重量份，所述SMP-1的加量为5-6重量份，所述FRH的加量为3-5重量份，所述PPL的加量为1-2重量份，所述FK-10的加量为4-5重量份，所述SP-80的加量为0.3-0.5重量份，所述温度和pH双重刺激响应纳米水凝胶封堵剂的加量为1-5重量份，所述除硫剂的加量为1-1.5重量份，所述CaO的加量为0.3-0.5重量份，所述重晶石的加量为5-20重量份。