The invention relates to a cellulose nanocrystal used as an anti-sloughing agent for water-based drilling fluids and a preparation method thereof, which belongs to the field of exploration and development of petroleum and natural gas resources and preparation of natural polymer materials. The cellulose nanocrystals used as anti-sloughing agents for water-based drilling fluids are prepared by reacting 3wt%-12wt% cellulose slurry, 54wt%-75wt% oxalic acid dihydrate, 0.25wt%-3.5wt% high-valent metal salts, and the residual water at 95-100 C for 7h-16h under mechanical stirring conditions. The size of the product ranges from 100 nm to 700 nm. It has the advantages of strong anti-collapse ability, non-toxicity, non-fluorescence, environmental protection and so on. It also has good filter loss reduction performance and temperature resistance up to 180 C. As a result of the use of natural biomaterials, after a period of time after self-degradation, so as to achieve automatic unsealing, reducing the damage to the reservoir.
【技术实现步骤摘要】
一种用作水基钻井液防塌剂的纤维素纳米晶及其制备方法
本专利技术涉及石油天然气资源勘探开发及天然高分子材料制备领域,具体而言涉及一种用作水基钻井液防塌剂的纤维素纳米晶及其制备方法。
技术介绍
井壁垮塌问题一直都是钻井工程面临的亟待解决难题,常因此引发严重工程事故。引起垮塌的地层岩性多为硬脆性泥页岩。硬脆性泥页岩的矿物成分中含有:蒙脱石、伊利石、绿泥石等黏土成分,遇水易发生水化膨胀,同时硬脆性泥页岩含有丰富的微纳米级孔隙,是水进入泥页岩内部的流体通道。钻井液与泥页岩地层接触后,水沿着微孔隙进入泥页岩内部,引起内表面水化膨胀产生膨胀压,同时钻井液的液柱压力还会通过流体传递到孔隙内部产生水利尖劈,合力将导致泥页岩碎裂掉块,引起井壁垮塌。目前最有效办法是利用油基钻井液钻井,但费用高,污染大。水基钻井液的解决办法是在钻井液中加入抑制剂来抑制页岩表面水化,加封堵材料来封堵孔隙,阻止钻井液进入。已发展的封堵防塌材料有超细碳酸钙、沥青质、油溶性树脂等。但这些材料都存在一些弱点:碳酸钙比较刚性,对孔隙封堵并不严密,仍有较多钻井液会流入储层;沥青质或油溶性树脂类产品存在荧光和毒性的问题,会对录井及环保产生一定的影响;这些材料都为微米级材料,对地层的纳米级孔隙则无法有效封堵。专利CN201510834438.4,CN201410141841.4,CN201410142391.0公开了一类纳米聚合物微球型井壁防塌剂,可实现对地层纳米级孔隙的封堵,防塌效果显著。但该类材料为石油基合成材料,难以降解,封堵孔隙后难以恢复,如在使用过程中钻遇储层,则会对储层造成一定的伤害。所以,开发一种既 ...
【技术保护点】
1.一种用作水基钻井液防塌剂的纤维素纳米晶,其特征在于,由以下质量分数的各组分制备而成:纤维素浆料 3%~12%二水草酸 54%~75%高价金属盐 0.25%~3.5%余量为水,所述纤维素浆料为漂白木浆、漂白草浆、棉浆、溶解浆、二次纤维、未漂木浆或未漂草浆中的一种或几种组成的混合物;所述的高价金属盐为无水三氯化铁、六水三氯化铁、无水氯化铝、六水三氯化铝、氯化锌中的一种或几种组成的混合物。
【技术特征摘要】
1.一种用作水基钻井液防塌剂的纤维素纳米晶,其特征在于,由以下质量分数的各组分制备而成:纤维素浆料3%~12%二水草酸54%~75%高价金属盐0.25%~3.5%余量为水,所述纤维素浆料为漂白木浆、漂白草浆、棉浆、溶解浆、二次纤维、未漂木浆或未漂草浆中的一种或几种组成的混合物;所述的高价金属盐为无水三氯化铁、六水三氯化铁、无水氯化铝、六水三氯化铝、氯化锌中的一种或几种组成的混合物。2.一种如权利要求1所述的用作水基钻井液防塌剂的纤维素纳米晶的制备方法,其特征在于,采用高价金属盐催化的草酸水解纤维素浆料方法制成,包括下述步骤:(1)将二水草酸加入到10℃~30℃条件下的反应器中,然后加入水,搅拌5min~10min,加入高价金属盐,搅拌5min后,加入纤维素浆料,升高反应温度至95℃~100℃之间,然后控制温度在95℃~100℃之间持续搅拌7h~16h,然后向反应器中加入与反应液等质量的90℃蒸馏水,然后不经冷却直接对反应液在5000...
【专利技术属性】
技术研发人员:解洪祥,司传领,杨翔皓,陈晓倩,马国治,沈佳晖,韩淑君,田雨扬,
申请(专利权)人:天津科技大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。