[发明专利]一种纳米颗粒自组装成膜加固井壁的方法

说明书

本发明涉及一种用于井壁加固的纳米颗粒自组装成膜加固井壁的方法。分别配制质量百分比均为0.1%~0.2%的纳米颗粒悬浊液、均电荷阳离子聚合物溶液和多电荷阳离子聚合物溶液，然后按照均电荷阳离子聚合物溶液、纳米颗粒悬浊液、多电荷阳离子聚合物、纳米颗粒悬浊液的顺序把上述液体依次泵送入井眼内，每种液体的泵入体积为1~3m³，每泵入一种液体后，要泵入少量隔离液对不同液体进行间隔，然后停顿5分钟，此为一个循环；经过8~15个循环后，利用钻井液将上述溶液顶替出井眼即完成井壁加固过程。此方法生产的沉积层具有非常好的附着性能、致密性和韧性，对井壁的加固效果理想。

技术领域

本发明涉及石油钻井井壁加固技术领域，特别涉及一种用于井壁加固的纳米颗粒自组装成膜加固井壁的方法。

背景技术

在油气钻探过程中，井壁稳定是广泛存在的问题。目前，钻井中常用的方法是使用化学处理剂对井壁岩石表面进行封堵加固。在这些化学处理剂中也有许多成膜剂，在岩石表面形成致密膜，从而阻止液体对岩石的侵入，防止粘土的水化膨胀，避免由此引起的岩石坍塌等情况的出现。

在过去的二十年里，各个国家的研究者们经过深入的探索，发现了多种超薄膜的制备方法。特别是在层层自组装这一领域，有着长足的进步，这是由于层层自组装这一方法在具有特殊功能性质的超薄膜的创新设计以及应用上具有非常好的效果。如申请号为200710042997.7的专利提出了一种纳米层状碳酸钙仿生复合材料料，它是由低分子量有机物参与氯化钙和碳酸钠反应过程，导向方解石形成纳米薄层状结构，进而使层状结构定向组装纳米薄层的多层结构。这些研究对生物矿化材料的仿生合成起着重要的推动作用，但仍未能生长成具有天然碳酸钙结构(如软体动物中的高度规则的碳酸钙壳层、腕足动物的半珍珠层)的仿生材料，或者方法和材料性能还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于井壁加固的纳米颗粒自组装成膜加固井壁的方法，该方法利用自组装技术，将纳米颗粒等无机物和聚合物进行杂化成膜，可在在钻井井壁等岩石表面上形成致密、坚固的表面膜，用于对井壁进行加固，拓宽钻井液的安全密度窗口，保障钻井安全。

为了达到本发明的目的，本发明技术方案是这样实现的：

分别配制质量百分比均为0.1%~0.2%的纳米颗粒悬浊液、均电荷阳离子聚合物溶液和多电荷阳离子聚合物溶液，然后按照均电荷阳离子聚合物溶液、纳米颗粒悬浊液、多电荷阳离子聚合物、纳米颗粒悬浊液的顺序把上述液体依次泵送入井眼内，每种液体的泵入体积为1~3m³，每泵入一种液体后，要泵入少量隔离液对不同液体进行间隔，然后停顿5分钟，此为一个循环；经过8~15个循环后，利用钻井液将上述溶液顶替出井眼即完成井壁加固过程。

上述方案中：

纳米颗粒悬浊液的pH值范围为8.0±0.5；两种阳离子聚合物溶液pH值范围均为4.0±0.5。

配制均电荷阳离子聚合物溶液用的均电荷阳离子聚合物为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）、多环芳烃（PAH）、聚胺中的一种或几种的组合；配制多电荷阳离子聚合物溶液用的多电荷阳离子聚合物为直链聚乙烯亚胺（LPEI）、支链聚乙烯亚胺（BPEI）、聚氧乙烯氯化二甲亚铵（WSCP）中的一种或几种的组合；配制纳米颗粒悬浊液用的纳米颗粒为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙中的一种或两种的组合。

所述隔离液为硅酸盐类弱凝胶、聚丙烯酰胺类弱凝胶中的一种或几种的组合。

本发明与现有技术相比具有以下优势：

本发明中井壁加固的原理是利用自组装技术实现纳米颗粒的层层沉积，以此形成沉积层加固井壁。此方法生产的沉积层具有非常好的附着性能、致密性和韧性，对井壁的加固效果理想。

具体实施方式

实施例1：