一种纳米铝络合物、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种纳米铝络合物、制备方法及其应用，所述纳米铝络合物是由铝盐、腐殖酸、改性淀粉、丙烯酰胺、络合剂‑乙二胺四乙酸和引发剂在醇水混合溶剂中进行分散聚合反应制得，其中，各反应物的质量百分比为：铝盐10‑20％、腐殖酸10‑25％、改性淀粉20‑35％、丙烯酰胺5‑15％、络合剂‑乙二胺四乙酸1‑5％、引发剂0.05‑0.3％以及醇水混合溶剂20‑35％。本发明专利技术提供纳米铝络合物及其制备方法，过程简单效率高，综合性能优异，抗温抗盐能力强，并且能够满足目前严格的环保要求，且制得的纳米铝络合物有多种用途，不仅可以作为油田开采中钻井液和完井液的主要组分，还可以在造纸行业和水处理行业中做絮凝剂。

A nano-aluminium complex, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种纳米铝络合物、制备方法及其应用
本专利技术属于化学助剂
，具体涉及一种纳米铝络合物、制备方法及其应用。
技术介绍
钻井工程中常遇到的最大难题以及较严重的井下复杂情况之一就是井壁失稳，严重影响地质资料的录取、钻井速度、钻井质量及成本。对于部分新探区还会因井壁失稳而无法钻达目的层，进而导致延误勘探与开发速度，影响经济效益。钻井过程中所钻遇的地层，如泥页岩、砂质或粉砂质泥岩、流岩、砂岩、泥质砂岩或粉砂岩、岩浆岩等均可能发生井壁失稳。此外，随着钻井工业的发展，对钻井液处理剂的抗温、抗盐性能的要求也越来越高，以及保护储层等要求日益突出。解决井壁失稳，需要提高钻井液的抑制性和封堵性能，以及降低钻井液的滤失量。提高封堵性能，降低滤失量可以有效减少钻井液中的液相或者固相侵入储层/地层，防止对储层造成损害，减小液相与岩屑或者地层的接触，抑制性能则能够直接作用于地层岩层或者钻屑，阻止液相将其水化分散，从而防止井壁失稳。目前钻井液抑制剂包括无机盐类、合成聚合物类、腐殖酸类以及沥青类。无机盐和合成聚合物类的抑制效果最佳，但是对钻井液流变性能和滤失量破坏严重，腐殖酸类和沥青类抗温性能优秀并且具有显著的降滤失效果，但是抑制性能有限，并且沥青类产品有荧光不易降解环境污染等问题存在。铝络合物钾盐强抑制性钻井液的应用(郭京华，田凤，张全明等，钻井液与完井液，2004，21(3)：23-24)中研发了一种铝络合物抑制剂，具有良好的抑制性，但是必须配合无机盐使用才能够达到良好的稳定井壁效果。新型铝基防塌剂的研制及防塌作用机理(邱正松，张世锋，维安等，石油学报，2014，35(4):754-758)中研发了一种新型铝基防塌剂，由腐殖酸和铝盐络合而成，具有延缓孔隙压力传递的效果，但降滤失性能和抑制性能没有评价。因此，具有良好的抑制性能，能够有效降低滤失量和提高封堵性，并且不改变钻井液流变性的综合性能优异的稳定井壁的产品有待进一步研究。因此，有必要专利技术一种纳米铝络合物、制备方法及其应用以解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种纳米铝络合物、制备方法及其应用，其制作过程简单，综合性能优异，抗温抗盐能力强，并且能够满足目前严格的环保要求。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种纳米铝络合物，所述纳米铝络合物所述纳米铝络合物是由铝盐、腐殖酸、改性淀粉、丙烯酰胺、络合剂-乙二胺四乙酸和引发剂在醇水混合溶剂中进行分散聚合反应制得，其中，各反应物的质量百分比为：铝盐10-20％、腐殖酸10-25％、改性淀粉20-35％、丙烯酰胺5-15％、络合剂-乙二胺四乙酸1-5％、引发剂0.05-0.3％以及醇水混合溶剂20-35％。进一步的，所述铝盐由硫酸铝、氯化铝和硫酸铝钾中至少一种组成。进一步的，所述引发剂选自亚硫酸氢钠-过硫酸铵、亚硫酸氢钠-过硫酸钾或焦亚硫酸钠中的任意一组。进一步的，所述醇水混合溶剂是由蒸馏水、甲醇和异丙醇组成的混合物，各质量百分比为蒸馏水20-30％，甲醇30-50％以及异丙醇30-40％。本专利技术采用的另一种技术方案是：一种纳米铝络合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将醇水混合溶剂加入反应釜中，边搅拌边加入腐殖酸，并加入氢氧化钠调节pH至11，搅拌30min，使腐殖酸溶解；(2)将改性淀粉、丙烯酰胺和铝盐加入(1)中，搅拌混合均匀，再加入引发剂和络合剂-乙二胺四乙酸，在氮气保护下，在40-60℃下搅拌2-5小时进行分散聚合；(3)反应结束进行抽滤分离，干燥得到纳米铝络合物。进一步的，所述制备过程中各反应物的质量百分比分别为：铝盐10-20％、腐殖酸10-25％、改性淀粉20-35％、丙烯酰胺5-15％、络合剂-乙二胺四乙酸1-5％、引发剂0.05-0.3％以及醇水混合溶剂20-35％。本专利技术采用的另一种技术方案是：一种纳米铝络合物的应用，所述纳米铝络合物可以作为油田开采中的钻井液和完井液主要组分。本专利技术采用的另一种技术方案是：一种纳米铝络合物的应用，所述纳米铝络合物可以在造纸行业做絮凝剂。本专利技术采用的另一种技术方案是：一种纳米铝络合物的应用，所述纳米铝络合物可以在水处理行业做絮凝剂。本专利技术的效果在于，本专利技术制作过程简单，综合性能优异，抗温抗盐能力强，并且能够满足目前严格的环保要求。附图说明图1为所述方法的一实施例的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例的技术方案作进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。一种纳米铝络合物，所述纳米铝络合物所述纳米铝络合物是由铝盐、腐殖酸、改性淀粉、丙烯酰胺、络合剂-乙二胺四乙酸和引发剂在醇水混合溶剂中进行分散聚合反应制得，其中，各反应物的质量百分比为：铝盐10-20％、腐殖酸10-25％、改性淀粉20-35％、丙烯酰胺5-15％、络合剂-乙二胺四乙酸1-5％、引发剂0.05-0.3％以及醇水混合溶剂20-35％。所述铝盐由硫酸铝、氯化铝和硫酸铝钾中至少一种组成。所述引发剂选自亚硫酸氢钠-过硫酸铵、亚硫酸氢钠-过硫酸钾或焦亚硫酸钠中的任意一组。所述醇水混合溶剂是由蒸馏水、甲醇和异丙醇组成的混合物，各质量百分比为蒸馏水20-30％，甲醇30-50％以及异丙醇30-40％。区别于现有技术特征，本专利技术提供的新型纳米铝络合物是一种新型多功能材料，进行了分子结构设计以及合成工艺设计，先通过分散聚合工艺生成腐殖酸-淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物，再用金属离子铝进行络合反应制备而成。因为有铝离子的存下，具有两性特征，在碱性条件下铝络合物能够溶解于钻井液(pH为9ˉ10)中，在钻遇酸性的岩屑表面或者地层水(pH为5ˉ6)时生成纳米级沉淀，能够侵入地层孔喉，有效降低泥页岩的渗透率，从而封堵微裂缝。结合了腐殖酸良好的抗温性，淀粉和聚丙烯酰胺优秀的抗盐性，可以在高温高盐环境下有效降低滤失量，阻止滤液进入地层。AL3+离子同Na+、K+相似，可以对黏土矿物(带负电)进行电性中和，压缩扩散双电层，从而减弱页岩膨胀分散；新型纳米铝络合物带正电基团AL3+通过静电作用插入粘土晶层间并吸引晶层，抑制粘土和泥页岩的水化膨胀；其吸附能力比常用的无机盐抑制剂中的Na+、K+强，更难以被置换下来，可以有效压缩粘土表面双电层，进一步抑制粘土水化膨胀、分散作用。腐殖酸的优秀的分散性结合淀粉和丙烯酰胺的护胶性，可以有效调节钻井液的流变性。参阅图1，图1是本专利技术所述方法一实施例的流程示意图。一种纳米铝络合物制备方法，包括以下步骤：步骤101：将醇水混合溶剂加入反应釜中，边搅拌边加入腐殖酸，并加入氢氧化钠调节pH至11，搅拌30min，使腐殖酸溶解。步骤102：将改性淀粉、丙烯酰胺和铝盐加入(1)中，搅拌混合均匀，再加入引发剂和络合剂-乙二胺四乙酸，在氮气保护下，在40-60℃下搅拌2-5小时进行分散聚合。步骤103：反应结束进行抽滤分离，干燥得到纳米铝络合物。需要强调的是，各反应物的质量百分比为：铝盐10-20％、腐殖酸10-25％、改性淀粉20-35％、丙烯酰胺5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米铝络合物，其特征在于，所述纳米铝络合物是由铝盐、腐殖酸、改性淀粉、丙烯酰胺、络合剂‑乙二胺四乙酸和引发剂在醇水混合溶剂中进行分散聚合反应制得；各反应物的质量百分比为：铝盐10‑20％、腐殖酸10‑25％、改性淀粉20‑35％、丙烯酰胺5‑15％、络合剂‑乙二胺四乙酸1‑5％、引发剂0.05‑0.3％以及醇水混合溶剂20‑35％。

【技术特征摘要】
1.一种纳米铝络合物，其特征在于，所述纳米铝络合物是由铝盐、腐殖酸、改性淀粉、丙烯酰胺、络合剂-乙二胺四乙酸和引发剂在醇水混合溶剂中进行分散聚合反应制得；各反应物的质量百分比为：铝盐10-20％、腐殖酸10-25％、改性淀粉20-35％、丙烯酰胺5-15％、络合剂-乙二胺四乙酸1-5％、引发剂0.05-0.3％以及醇水混合溶剂20-35％。2.根据权利要求1所述一种纳米铝络合物，其特征在于，所述铝盐由硫酸铝、氯化铝和硫酸铝钾中至少一种组成。3.根据权利要求1所述一种纳米铝络合物，其特征在于，所述引发剂选自亚硫酸氢钠-过硫酸铵、亚硫酸氢钠-过硫酸钾或焦亚硫酸钠中的任意一组。4.根据权利要求1所述一种纳米铝络合物，其特征在于，所述醇水混合溶剂是由蒸馏水、甲醇和异丙醇组成的混合物，各质量百分比为蒸馏水20-30％，甲醇30-50％以及异丙醇30-40％。5.根据权利要求1-4任意所述一种纳米铝络合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将醇水混合溶剂加入反应釜中，边搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中南，孙中俊，权换哲，国文月，冯理琼，
申请(专利权)人：安徽中科日升科技有限公司，北京中科日升科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34