一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂及油基钻井液制造技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂及油基钻井液，属于油气田钻井技术领域。所述基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂的原料为纳米立方氮化硼、二甲基叔胺类化合物、含双键的氯代物、含2个双键的烯烃化合物和含双键和苯环类化合物，通过分步法制备得来，合成的封堵剂中含有季铵官能团，对井壁具有极强的吸附性能。其中，封堵剂的合成原料易得，合成方法简单可靠。合成的基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂粒径分布在129

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂及油基钻井液


[0001]本专利技术涉及油气田钻井
，具体涉及基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂及包含有该封堵剂的油基钻井液。

技术介绍

[0002]海相气田具有丰富的天然气资源储量，是天然气工业勘探开发的一个重要领域。在石油与天然气资源开发的过程中，对于一些层理和微裂缝发育的硬脆性和破碎性地层，油基钻井液滤液的侵入会降低井壁的机械强度，容易造成井壁不稳定。液体压力通过微裂缝传递也会导致微裂缝进一步扩大，严重时会引起井壁垮塌，因此，必须加强油基钻井液对纳米级和微米级裂缝的封堵性。目前，油基钻井液的纳米封堵剂种类少，常用的油基钻井液封堵材料多为微米封堵剂，对于纳米孔缝不能起到好的封堵效果，这容易导致井壁失稳，引发井下复杂事故。因此，研究了适用于油基钻井液的封堵材料
‑
基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂。
[0003]纳米立方氮化硼是一种强度较高且性价比好的纳米材料，在各个领域得到了广泛运用。但纳米立方氮化硼在油基钻井液中容易团聚，无法发挥纳米封堵的效果。长烷基链能够增加立方氮化硼的亲油性，使得立方氮化硼能够分散油基钻井液中；改性后的纳米立方氮化硼含有季铵官能团，能够增强封堵剂对地层的吸附能力，提高纳米立方氮化硼在纳米孔缝中的封堵性能。

技术实现思路

[0004]针对目前常规封堵剂无法有效封堵页岩中的纳米孔缝而导致的井壁失稳问题，本专利技术提供了一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂，其粒径为纳米级，能够有效对页岩地层中的纳米级孔缝进行封堵，从而达到稳定井壁的目的。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂，其特征在于，所述基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂其制备步骤如下：
[0006]S1、取0.1～0.2摩尔的二甲基叔胺类化合物和0.1～0.2摩尔含双键的氯代物溶于100～150mL的四氯化碳中进行反应4～6h，控制温度为70～90℃，反应后的产物经旋蒸、干燥后，用丙酮重结晶提纯得到含双键的季铵化合物；
[0007]S2、将0.1～0.2摩尔纳米立方氮化硼添加到250mL圆底三颈瓶中的100
‑
120mL去离子水中，并通过超声分散30
‑
40min，然后，加入0.2～0.4摩尔的γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和2～5mL氨水到分散体中，在室温下以400rpm的搅拌速度搅拌30
‑
40min，然后将三颈瓶浸入40～60℃的水浴中，以相同的搅拌速度搅拌2
‑
3h后得到混合物；最后，将混合物离心并用乙醇和去离子水洗涤除去杂质，并60℃真空干燥24小时，之后研磨分散，得到改性纳米立方氮化硼；
[0008]S3、将0.1～0.2摩尔的改性纳米立方氮化硼分散在100～150mL的去离子水中，在20～30℃的条件下缓慢加入0.3～0.6摩尔的含2个双键的烯烃化合物，搅拌反应30～40min
后移至油浴锅中，在50～70℃条件下搅拌10～12h；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，将得到的产物用去离子水洗涤固体物质3次，最后，将固体置于60℃烘箱中真空干燥24h，得到含双键的改性纳米立方氮化硼；
[0009]S4、将0.1～0.2摩尔的含双键的改性纳米立方氮化硼分散在100
‑
150mL的四氯化碳中，依次加入0.2～0.4摩尔步骤S1中得到的含双键的季铵化合物，0.2～0.4摩尔含双键和苯环类化合物，0.2～0.4摩尔含2个双键的烯烃化合物，0.02～0.05摩尔NaHCO3，在室温下以350rpm的搅拌速度搅拌1
‑
1.5h后将其用氮气脱气30
‑
40min，之后将预乳液在水浴中保持在60
‑
70℃，搅拌速度为350rpm，同时将0.02～0.05摩尔的过硫酸钾添加到预乳液中，20
‑
40min后再添加0.02～0.05摩尔的过硫酸钾，在60
‑
70℃的水浴中保持8
‑
10h；最后将产物离心并用乙醇和去离子水洗涤3次除去杂质，并60℃真空干燥24h，之后研磨分散，由此获得基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂。
[0010]所述步骤S1中的二甲基叔胺类化合物为二甲基烯丙基胺、N,N
‑
二甲基乙胺、N,N
‑
二甲基丁胺癸叔胺、N,N
‑
二甲基十三烷胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺和十八烷基二甲基叔胺中的一种。
[0011]所述步骤S1中含双键的氯代物为氯丙烯、3
‑
氯
‑2‑
甲基丙烯、1
‑
氯
‑2‑
丁烯、3
‑
氯
‑1‑
丁烯、4
‑
氯
‑1‑
丁烯、1
‑
氯
‑3‑
甲基
‑2‑
丁烯、5
‑
氯
‑1‑
戊烯和6
‑
氯
‑1‑
己烯中的一种。
[0012]所述步骤S3和S4中含2个双键的烯烃化合物为间戊二烯、1,5
‑
己二烯、反式
‑
1,4
‑
己二烯、丁二烯和1,2
‑
戊二烯中的一种。
[0013]所述步骤S4中含双键和苯环类化合物为4
‑
乙烯苯胺、2,5
‑
二甲基苯乙烯、4
‑
苯基
‑1‑
丁烯、2,6
‑
二甲基苯乙烯和4
‑
乙烯基苯甲酸中的一种。
[0014]一种油基钻井液，其特征在于，所述钻井液中含有权利要求1
‑
5所述的基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂，所述钻井液按重量份包括以下组分：80.0份的基础油，20.0份的CaCl2盐水，2.5～4.5份的主乳化剂，1.5～2.5份的辅乳化剂，2.5～3.0份的有机土，0.5～0.8份的润湿剂，2.0～3.0份的生石灰，1.5～4.0份的降滤失剂，1.0～5.0份的基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂，15.0～230.0份的重晶石组成。
[0015]油基钻井液中，基础油为3#白油，CaCL2盐水浓度为25％，主乳化剂为HW Pmul
‑
1，辅乳化剂为HW Smul
‑
1，有机土为HW Gel
‑
3，润湿剂为HW Wet
‑
1，降滤失剂为HW Trol
‑
101；其中，HW Pmul
‑
1、HW Smul
‑
1、HW Gel
‑
3、HW Trol
‑
101和HW Wet
‑
1来自成都西油华巍科技有限公司。所述油基钻井液的pH为8.5
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂及油基钻井液，其特征在于，所述基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂其制备步骤如下：S1、取0.1～0.2摩尔的二甲基叔胺类化合物和0.1～0.2摩尔含双键的氯代物溶于100～150mL的四氯化碳中进行反应4～6h，控制温度为70～90℃，反应后的产物经旋蒸、干燥后，用丙酮重结晶提纯得到含双键的季铵化合物；S2、将0.1～0.2摩尔纳米立方氮化硼添加到250mL圆底三颈瓶中的100
‑
120mL去离子水中，并通过超声分散30
‑
40min，然后，加入0.2～0.4摩尔的γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和2～5mL氨水到分散体中，在室温下以400rpm的搅拌速度搅拌30
‑
40min，然后将三颈瓶浸入40～60℃的水浴中，以相同的搅拌速度搅拌2
‑
3h后得到混合物；最后，将混合物离心并用乙醇和去离子水洗涤除去杂质，并60℃真空干燥24小时，之后研磨分散，得到改性纳米立方氮化硼；S3、将0.1～0.2摩尔的改性纳米立方氮化硼分散在100～150mL的去离子水中，在20～30℃的条件下缓慢加入0.3～0.6摩尔的含2个双键的烯烃化合物，搅拌反应30～40min后移至油浴锅中，在50～70℃条件下搅拌10～12h；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，将得到的产物用去离子水洗涤固体物质3次，最后，将固体置于60℃烘箱中真空干燥24h，得到含双键的改性纳米立方氮化硼；S4、将0.1～0.2摩尔的含双键的改性纳米立方氮化硼分散在100
‑
150mL的四氯化碳中，依次加入0.2～0.4摩尔步骤S1中得到的含双键的季铵化合物，0.2～0.4摩尔含双键和苯环类化合物，0.2～0.4摩尔含2个双键的烯烃化合物，0.02～0.05摩尔NaHCO3，在室温下以350rpm的搅拌速度搅拌1
‑
1.5h后将其用氮气脱气30
‑
40min，之后将预乳液在水浴中保持在60
‑
70℃，搅拌速度为350rpm，同时将0.02～0.05摩尔的过硫酸钾添加到预乳液中，20
‑
40min后再添加0.02～0.05摩尔的过硫酸钾，在60
‑
70℃的水浴中保持8
‑
10h；最后将产物离心并用乙醇和去离子水洗涤3次除去杂质，并60℃真空干燥24h，之后研磨分散，由此获得基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂。2.根据权利要求1所述的基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的二甲基叔胺类化合物为二甲基烯丙基胺、N,N
‑
二甲基乙胺、N,N
‑
二甲基丁胺癸叔胺、N,N
‑
二甲基十三烷胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺和十八烷基二甲基叔胺中的一种。3.根据权利要求1所述的基于纳米立方氮化硼强吸附封堵剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中含双键的氯代物为氯丙烯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢刚，雷震，邓明毅，白杨，范莉，罗玉婧，陈宇，王平全，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：