基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂，包括如下组分：磺化埃洛石纳米管、烷基磺酸钠、纳米碳酸钙、超细碳酸钙、微米纤维。本发明专利技术同时给出了上述封堵剂的制备方法，包括首先对埃洛石纳米管进行二甲胺化，随后接枝短链内酰胺，最后在除氧条件下磺化，形成磺化埃洛石纳米管。在此基础上，与纳米碳酸钙、超细碳酸钙以及微米纤维相结合，形成复合纳米微封堵剂，可以有效封堵泥页岩中的纳米孔隙和微裂缝。该封堵剂对钻井液性能影响不大，加量为3.0wt%的条件下，对泥页岩岩心的封堵率超过90%，且该处理剂无毒，对环境无任何不良影响。环境无任何不良影响。

【技术实现步骤摘要】
基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种页岩地层钻井专用孔隙、裂缝封堵剂，具体说在页岩地层钻井过程中，由于滤失量较低，往往不能形成有效泥饼，常规降滤失剂以及封堵剂作用不明显，为了最大程度降低钻井液滤液深入地层，需要加入特殊的页岩封堵剂。

技术介绍

[0002]在油气勘探开发过程中，经常钻井复杂地层，如泥页岩地层，在这种地层钻井过程中，由于渗透率很低，往往难以形成有效的泥饼，阻挡滤液进入地层。因此，在该地层作业时间越长，裸眼浸泡时间越长，进入地层的滤液也就越多，滤液进入后与页岩中的黏土相接触，产生过高的膨胀压，导致复杂的井眼事故。因此，如何在页岩地层钻井期间有效封堵纳米孔隙及微粒微裂缝就成为解决页岩地层井壁稳定的首要问题。
[0003]目前，国内外开始研究采用纳米颗粒封堵的方法来封堵泥页岩，已经在室内开发出来纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化三铁等纳米颗粒，在实验过程中均见到了一定效果，但都没有在现场进行应用。
[0004]埃洛石是一种天然铝硅酸盐，属于特种高岭土，具有天然卷曲的层片结构，经过一定处理后，可卷曲为多壁纳米管状结构，其外层主要由二氧化硅组成，内层主要以氧化铝为主，主要化学通式为Al2[Si2O5](OH)4.nH2O，SiO2/Al2O3摩尔比为2:1，层间的水分子数量可变，当高温脱水后，其层间距从缩减至其内径一般为8～15nm，外径为50～70nm，长度为0.5～2.0μm。埃洛石可用作离子交换介质，同时还可作为纳米容器使用，负载其他纳米粒子。目前，埃洛石纳米管主要采用聚合物接枝改性，尚无磺化改性的报道。埃洛石纳米管的应用主要在医学的靶向药物传输上，尚无在石油系统中的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有降滤失剂和防塌处理剂对页岩钻井过程中存在的井壁失稳严重都无能为力的为题，提出了采用以埃洛石纳米管为主其他纳米颗粒和微米颗粒为辅，通过纳米-微米颗粒复合，形成泥页岩地层高效封堵的基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂及制备方法。
[0006]本专利技术采用技术方案如下：
[0007]一种基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂，包括如下如下重量份的组分：磺化埃洛石纳米管300～600、烷基磺酸钠10～20、纳米碳酸钙20～30、超细碳酸钙40～60、微米纤维20～40。
[0008]所述埃洛石纳米管比表面积为40～50m2/g，密度为2.3～2.8g/cm3；所述纳米碳酸钙粒径为10～50nm；所述超细碳酸钙为轻质碳酸钙，为500目-2000目之间；所述微米纤维粒径为10～50μm。
[0009]所述微米纤维通过下面方法制备：将甘蔗渣经过浸渍、压榨机压制，将其中所有糖
分榨出用去离子水清洗干净后在75-85℃条件下干燥，剪切后采用高速锤式粉碎机研磨，过50～10μm筛筛余，即得到微米纤维。
[0010]一种前述基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂的制备方法，包括：
[0011]1)在高压均质器中加入300～600g磺化埃洛石纳米管粉末和10～20g烷基磺酸钠，加入1000g去离子水，将温度提升至50～60℃，在250-350rpm转速条件下均质化30～50min，充分分散；
[0012]2)在上述反应器中加入20～30g纳米碳酸钙，在15000-25000rpm转速条件下均质化30～50min；
[0013]3)在上述反应器中加入40～60g超细碳酸钙，在15000-25000rpm转速条件下均质化20～30min；
[0014]4)在上述反应器中加入20～40g微米纤维，在1500-2500rpm转速条件下均质化20～30min；
[0015]5)将上述产物置于到减压蒸馏装置中，常温减压蒸馏除去相应的溶剂，即得到基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳米封堵剂。
[0016]其中所述磺化埃洛石纳米管的制备包括如下步骤：
[0017]1)在2000mL的反应器中依次加入500～800g埃洛石纳米管和50～60g二甲胺，加入800g去离子水，将体系温度升高至80～90℃，在450-550rpm转速条件下搅拌，直至完全分散；
[0018]2)在上述反应器中加入30～50g内酰胺，在750-850rpm转速条件下搅拌，反应30～50min；
[0019]3)在上述反应器中通入高纯氮气，温度降至50～60℃，加入25～35g偏重亚硫酸钠，将转速提高至1800-2200rpm，反应3～5h，停止搅拌；
[0020]4)将上述体系转入到减压蒸馏装置中，常温减压蒸馏除去相应的溶剂，得到白色粉末固体即为磺化埃洛石纳米管。
[0021]所述内酰胺通式为R
1-CONH-R2，其中，R1碳数为3～6的烷烃，R2碳数为2～5的烷烃。
[0022]所述内酰胺为C3H
7-CONH-C2H5、C4H
9-CONH-C3H7、C5H
11-CONH-C4H9、C6H
13-CONH-C5H
11
中的一种或任意几种组合。
[0023]本专利技术首先对埃洛石纳米管进行二甲胺化，随后接枝短链内酰胺，最后在除氧条件下磺化，形成磺化埃洛石纳米管。在此基础上，与纳米碳酸钙、超细碳酸钙以及微米纤维相结合，形成复合纳米微封堵剂，可以有效封堵泥页岩中的纳米孔隙和微裂缝；该封堵剂对钻井液性能影响不大，加量为3.0wt％基于磺化埃洛石纳米管的水基钻井液用页岩地层纳米封堵剂时，钻井液可在泥页岩地层形成有效封堵，封堵率超过90％，在高温高压(200℃/6MPa)条件下，依然保持优异的封堵能力；该处理剂无毒，急性毒性EC
50
＞53000，对环境无任何不良影响，是一种高效、绿色的页岩地层封堵剂。且本专利技术的制备方法简单、易行，容易推广。
具体实施例
[0024]下面结合实施例进一步阐述本专利技术。
[0025]实施例1
[0026]一种基于磺化埃洛石纳米管的钻井液用页岩地层纳微米封堵剂，包括如下如下重量份的组分：磺化埃洛石纳米管300g、烷基磺酸钠10g、纳米碳酸钙20g、超细碳酸钙40g、微米纤维20g。
[0027]其中埃洛石纳米管比表面积为40～50m2/g，密度为2.3～2.8g/cm3；所述纳米碳酸钙粒径为10～50nm，进一步优选为潍坊三佳化工有限公司生产的SJ-801、SJ-1500、SJ-2500、SJ-3500中的一种或任意两种组合；所述超细碳酸钙为轻质碳酸钙，为500目、800目、1000目、1500目和2000目中的一种或任意两种组合；所述微米纤维粒径为10～50μm；所述的烷基磺酸钠为十二烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠和十八烷基磺酸钠的一种或任意两种组合。
[0028]所述微米纤维通过下面方法制备：将甘蔗渣经过浸渍、压榨机压制，将其中所有糖分榨出用去离子水清洗干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
C5H
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【专利技术属性】
技术研发人员：蓝强，徐运波，郑成胜，姜春丽，夏晔，李蕾，王俊，周晓蕾，杨龙波，经淑惠，
申请(专利权)人：中石化胜利石油工程有限公司中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：