[发明专利]一种聚合物纳米粒子及其制备方法

说明书

本发明提供一种聚合物纳米粒子及其制备方法，聚合物纳米粒子是由纳米二氧化硅改性制得的，其制备方法包括以下步骤：（1）利用硅烷偶联剂对二氧化硅进行表面改性，得到中间体；（2）加入具有抑制性能的单体，在引发剂作用下在中间体表面进行聚合，得到本发明提供的聚合物纳米粒子。本发明提供的聚合物纳米粒子既能有效封堵微裂缝，又具有优异的抑制性能，实现了封堵性能和抑制性能的有机结合，可有效防止井壁坍塌等事故的发生。

技术领域

本发明涉及钻井液技术领域，特别涉及一种聚合物纳米粒子及其制备方法。

背景技术

随着油气勘探领域的发展，深井、超深井、海洋井及复杂地段井的出现，在钻探过程中极易遇到泥页岩地层，泥页岩地层存在较为严重的井壁失稳问题，对钻井液体系特别是井壁稳定剂提出了更高的要求。

泥页岩的渗透性低，孔隙中富含黏土基质，极易水化膨胀，此外大多存在闭合或开启的层理和微裂缝，毛管作用力较强，钻井液易侵入，引发井壁失稳问题。

针对以上问题，提高钻井液的抑制性(抑制黏土水化)并且增强钻井液的封堵性能(封堵微裂缝)是解决泥页岩地层井壁失稳的有效技术措施。

现有的井壁稳定技术强调分别增强抑制性和提高封堵能力，而没有将二者有机结合起来，影响了井壁稳定效果，没有解决泥页岩地层井壁失稳问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种聚合物纳米粒子及其制备方法，将具有抑制性能的聚合物修饰到纳米粒子表面，达到可以同时提高抑制性和封堵能力的目的，从而起到良好的井壁稳定效果。

为达到上述目的，本发明提出以下技术方案：

首先是一种聚合物纳米粒子，即为改性纳米二氧化硅。

其次是一种聚合物纳米粒子的制备方法，即前述改性纳米二氧化硅是经过两步法制备的：

(1)利用硅烷偶联剂对二氧化硅进行表面改性，得到中间体；

(2)加入具有抑制性能的单体，在引发剂作用下在中间体表面进行聚合，得到聚合物纳米粒子。

前述聚合物纳米粒子的制备方法包括：

步骤(1)中间体的制备方法为：

将45-55重量份有机溶剂加入到反应釜中，再加入5-15重量份纳米二氧化硅和3-7重量份硅烷偶联剂，通入氮气，加热到100-120℃，反应8-12小时后，冷却至20-30℃，离心分离，得到中间体。其中，

所述的有机溶剂为甲苯；

所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。

所述的反应釜为装有温度控制器、搅拌器和回流冷凝管的反应釜。

步骤(2)的制备方法为：

在反应釜中加入70-90重量份去离子水，温度控制在25-35℃，在搅拌条件下依次加入25-35重量份中间体和70-80重量份功能单体，搅拌后，加入45-55重量份表面活性剂溶液，继续搅拌后，升高温度至45-55℃，加入0.5-1.5重量份引发剂，反应后，旋转蒸发除去溶剂，然后加入丙酮和甲醇混合物，将沉淀物取出即得聚合物纳米粒子。其中，

所述的功能单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺的混合物；

所述的表面活性剂溶液为Span80(司盘80)和环己烷的混合物；

所述的引发剂为2'-双偶氮-(2,4-二甲基戊腈)和环己烷的混合物。

进一步的：

所述的功能单体为10-15重量份、质量浓度75％的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液和60-65重量份丙烯酰胺的混合物；