[发明专利]一种抗高温改性纳米氧化铝封堵剂的合成及油基钻井液

说明书

本发明公开了一种抗高温改性纳米氧化铝封堵剂的合成及油基钻井液，属于油气田钻井技术领域。该油基钻井液所用封堵剂为抗高温改性纳米氧化铝封堵剂，所述抗高温改性纳米氧化铝封堵剂由分步法制得，合成原料包括纳米氧化铝、含氨基的硅烷偶联剂、含烯键的卤代芳烃类化合物、含烯键和苯环的伯胺类化合物、含烯键的磺酸盐单体、交联剂和引发剂。本发明提供的抗高温改性纳米氧化铝作为纳米封堵剂，其粒径分布在72‑389nm之间，能够对泥页岩的纳米级裂缝进行有效封堵。此外，该封堵剂具有抗高温的优点，可用于深井和超深井中。该封堵剂可直接加入到油基钻井液中，阻止钻井液侵入地层，增强井壁稳定性。

技术领域

本发明涉及油气田钻井技术领域，具体涉及一种抗高温改性纳米氧化铝封堵剂的合成及油基钻井液。

背景技术

在石油与天然气资源开发的过程中，井壁失稳一直是钻井过程中需要克服的世界性难题。在钻井的过程中，钻井液极易在压差作用下沿着微小孔隙进入地层，在微裂缝中的传播，导致裂缝扩张，使得井壁稳定性变差。井壁失稳不仅会耗费钻井时间，损失钻井液，而且有可能引起卡钻、井塌等一系列复杂情况，甚至导致井眼报废，造成重大的经济损失。据统计，每年处理井壁失稳物资损耗巨大，全球钻井行业每年因井壁失稳造成的损失高达5～6亿美元。目前，如何有效封堵裂缝是本领域技术人员研究的热点和难点。对于一些层理和纳米孔缝发育的硬脆性和破碎性地层，油基钻井液滤液的侵入会带来地层的不稳定因素。此外，水力压力通过纳米孔缝传递也会导致井壁失稳，因此，必须加强油基钻井液对纳米孔缝的封堵性。

目前，油基钻井液的封堵剂种类少，使用的封堵材料多是仅具亲水性能的桥塞类随钻防漏材料，在油基钻井液中的适应性差，粒径匹配能力不足。同时，井筒压力的变化将引起孔缝大小的变化，孔缝动态变形会对封堵层造成破坏，非弹性封堵剂形成的封堵层不能适应孔缝变形，这将影响封堵效果，相比于常规刚性封堵剂，弹性封堵剂能够更好地适应孔缝变形，封堵效果稳定。而油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等优点。因此，研究了适用于油基钻井液的封堵材料，即抗高温改性纳米氧化铝封堵剂。

抗高温改性纳米氧化铝封堵剂表面存在很多亲油支链，能够使其很好的分散在油基钻井液中。在改性纳米氧化铝的基础上接枝亲油长链可以增加其分散能力和吸附能力，提高其在纳米孔缝中的封堵性能；同时也可以在岩层表面形成滤膜，减少液体的入侵。在此基础上，引入磺酸根，能够增强该封堵剂的耐盐能力，在高盐的环境中也能具有较好的封堵效果；多个苯环结构的引入能够提高该封堵剂的耐高温性能。

发明内容

针对目前常规封堵剂无法有效封堵泥页岩中的纳米裂缝而导致的井壁失稳问题，本发明提供了一种抗高温改性纳米氧化铝封堵剂，其粒径为纳米级，能够有效对泥页岩地层中的纳米级裂缝进行封堵，从而达到稳定井壁的目的。且研制了一种能适用于页岩地层的油基钻井液用抗高温改性纳米氧化铝封堵剂。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种抗高温改性纳米氧化铝封堵剂。所述抗高温改性纳米氧化铝封堵剂的原料包括含氨基的硅烷偶联剂、含烯键的卤代芳烃类化合物、含烯键和苯环的伯胺类化合物、含磺酸基的苯胺类化合物、交联剂，所述抗高温纳米凝胶封堵剂的制备步骤如下：

S1、将纳米氧化铝置于60-70℃真空干燥箱中干燥10-12h，准确称取干燥后的纳米氧化铝10-12g于圆底烧瓶中，向瓶中加入200mL乙醇和200mL水，超声分散40-50min后，加入0.3-0.36g含氨基的硅烷偶联剂，冷凝回流反应4-5小时后，在10000r/min高速离心机下离心10min得到沉淀物，用乙醇洗涤，反复3-5次，真空干燥20-24h，得到硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝；