[发明专利]一种钻井液用纳米防塌抑制剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钻井液用纳米防塌抑制剂及其制备方法，包括以下步骤：将γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷修饰的二氧化硅纳米粒子、季铵盐单体、双键封端的聚乙二醇，加入溶剂中搅拌均匀，在惰性气氛保护下加入引发剂，在60～80℃反应3～7小时，冷却至室温后加入乙醇并过滤，将滤出物在70～90℃烘干，即得到钻井液用纳米防塌抑制剂。本发明通过静电吸附、氢键作用、浊点效应、化学交联等的协同作用，同时起到页岩抑制和井壁防塌作用，加入少量处理剂即可明显提高钻井液的抑制性能和防塌性能，减少钻井事故。

技术领域

本发明属于钻井液抑制剂技术领域，具体涉及到一种钻井液用纳米防塌抑制剂及其制备方法。

背景技术

钻井是石油勘探、石油开发的一个至关重要的环节和手段。随着油气钻井向着超深井、高温井、高压井、大位移井和深水井等高难度不断推进，钻井过程中，面临起下钻遇阻、卡钻、泥页岩吸水膨胀、井眼失稳等复杂情况日益增加，这对钻井液及其处理剂具有更高需求，特别是对钻井液的抑制性能和防塌性能提出新的要求。

目前，钻井液的抑制性能和防塌性能，分别通过加入抑制剂和防塌剂，提高钻井液的抑制性能和防塌性能。加入程序多，工序繁琐。而且适用于深层、超深层高温、高矿化度条件下的抑制剂和防塌剂，极度缺乏。因此，为了进一步有效开发深层、超深层等复杂油气藏，亟需研发具有耐温、耐酸碱、耐矿化度条件，并且兼具抑制性能和防塌性能的防塌抑制剂。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有的抑制剂存在的缺陷，提供一种钻井液用纳米防塌抑制剂及其制备方法，可有效解决现有钻井液用防塌剂、抑制剂存在的不耐高温、酸碱性和矿化度，无法同时具有防塌性能和抑制性能的问题。

为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种钻井液用纳米防塌抑制剂的制备方法，包括以下步骤：将硅烷偶联剂修饰的二氧化硅纳米粒子、季铵盐单体和双键封端的聚乙二醇，加入溶剂中搅拌均匀，在惰性气氛保护下加入引发剂，在60～80℃反应3～7h，冷却至室温后加入乙醇并过滤，将滤出物于70～90℃条件下烘干，制得钻井液用纳米防塌抑制剂。

进一步地，将硅烷偶联剂修饰的二氧化硅纳米粒子、季铵盐单体、双键封端的聚乙二醇，加入溶剂后，浓度范围为3.5～37wt％。

进一步地，引发剂、乙醇以及溶剂的重量比为0.1～3:20～35:11～15。

进一步地，硅烷偶联剂修饰的二氧化硅纳米粒子与季铵盐单体和双键封端的聚乙二醇质量之和的比例为2.5～4.5：1。

进一步地，硅烷偶联剂修饰的二氧化硅纳米粒子通过以下方法制得：将质量比为1.0～2.5：1的硅烷偶联剂和二氧化硅纳米粒子混于混合溶剂中，在20～45℃温度下反应4～6小时，制得。

进一步地，硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，混合溶剂由乙醇与水按1:1的质量比混合得到。

进一步地，季铵盐单体与双键封端的聚乙二醇的摩尔比为1.5～2.4：1。

进一步地，季铵盐单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和三羟乙基烯丙基氯化铵中的一种或两种。

进一步地，双键封端的聚乙二醇为聚乙二醇分子一端含双键的聚合物，包括烯丙基聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或两种。

进一步地，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃。

进一步地，引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰。

采用钻井液用纳米防塌抑制剂的制备方法制备得到的钻井液用纳米防塌抑制剂。

综上所述，本发明具有以下优点：