[发明专利]一种钻井液用纳米微乳液封堵剂及其制备方法

说明书

本案涉及一种钻井液用纳米微乳液封堵剂及其制备方法，包括采用硅烷偶联剂处理的石墨烯接枝两性离子化合物得到的改性石墨烯、将膨润土和沥青处理混合造粒得到复合粉体、壳聚糖纳米凝胶形成的水相分散液，在油相中形成纳米微乳液封堵剂。本案的有益效果是本发明以石墨烯、膨润土作为刚性材料，使钻井液具有良好的封堵性能。在石墨烯表面接枝两性离子聚合物链增加石墨烯的柔性，再添加有季铵化壳聚糖，聚合物链插层到膨润土层状结构之间形成稳定的复合材料，同时纳米微凝胶结构的壳聚糖能够有效封堵细微孔隙，丰富的阳离子能够中和黏土表面的负电荷，牢牢吸附到黏土表面；磺酸基进一步提高封堵剂的抗盐性。

技术领域

本发明涉及石油钻井助剂技术领域，具体涉及一种钻井液用纳米微乳液封堵剂及其制备方法。

背景技术

石油钻井技术是石油勘探、开发的一个至关重要的环节和手段。随着钻井技术日益精进，对钻井过程中的钻头、钻井液等都提出了更高的标准要求。其中，钻井液又称冲洗液，目前使用较为广泛的是油基钻井液和水基钻井液。在钻井液配制和处理过程中又需要使用到各种添加剂，根据功能不同，可以分为封固剂、稳定剂、分散剂、堵漏剂、润滑剂、降滤失剂以及页岩抑制剂等等。

井壁不稳定的根本是物理化学因素与力学因素共同作用导致的结果，但其实质是力学不稳定。需要根据所钻地层的破裂压力及坍塌压力来科学地制定钻井液密度以维持井壁的稳定。目前，钻井液的护壁防塌作用有多重多样途径和方法，如密度支撑、封堵防透、抑制水化等。

能够有效封堵泥页岩纳米级微米级的孔隙和微裂缝，进而避免钻井液中自由水的侵入而引起的泥页岩水化分散，从而极大程度提高井壁稳定性的称为封堵剂。目前，防塌封堵剂通常为刚性结构微纳米颗粒，一旦粒径大于地层孔喉或微裂缝，则难以挤入地层起到有效的封堵作用。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种纳米微乳液型封堵剂，其以刚性结构为支撑，柔性聚合物链为辅助填充微小孔缝，从而实现封堵功能。

为实现上述目的，本案提供如下技术方案：

一种钻井液用纳米微乳液封堵剂的制备方法，包括如下步骤：

1)取石墨烯粉末分散于四氢呋喃中制成1wt％的分散液，通入氮气鼓吹30min，加入三乙胺和KH-570，升温至60℃搅拌24h；加入水合肼，升温至90℃继续搅拌24h，依次用乙醇、水和四氢呋喃冲洗，之后烘干得第一粉体；

2)将第一粉体分散在四氢呋喃中，加入磺酸基甜菜碱甲基丙烯酸酯，鼓吹氮气30min，之后加入AIBN，升温至60℃，在氮气氛围下反应3～5h，旋蒸除去溶剂，真空干燥得到改性石墨烯；

3)将膨润土粉碎过筛，将十二烷基苯磺酸钠、聚丙三醇和粉碎后的膨润土粉末加入到沥青中快速搅拌混合均匀，之后通过喷雾造粒形成第二粉体；

4)取第二粉体分散在去离子水中制成10wt％的水分散液，加入第二粉体质量5％的羟乙基纤维素，搅拌均匀，随后加入所述改性石墨烯以及壳聚糖纳米凝胶，用高速搅拌机快速搅拌2h；得水相分散液；

5)将Tween80、Span80以及液体石蜡按照1:2:3的质量比加入到烧杯中并加热至60℃，搅拌使其混合均匀得油相；

6)将油相升温至30℃，同时通入氮气30min，之后边搅拌边缓慢滴加所述水相分散液，滴加完成后继续搅拌30min，即得纳米微乳液封堵剂。

进一步地，所述步骤1)中，三乙胺、KH-570和水合肼与石墨烯粉末的质量比为1:10:1:10。

进一步地，所述十二烷基苯磺酸钠、聚丙三醇、粉碎后的膨润土粉末以及沥青的质量比为0.05～0.1:0.2～0.5:1:1～1.5。

进一步地，所述第二粉体、改性石墨烯以及壳聚糖纳米凝胶的质量比为1:0.4～0.8:0.3～0.6。