一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钻井技术领域，尤其涉及一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法与应用。该封堵剂以N

【技术实现步骤摘要】
一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钻井
，尤其涉及一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]页岩气是发育于大量微纳米孔隙的富有机质页岩地层中的非常规油气，属于天然气藏的种类之一，以游离态和吸附态两种方式存在，是一种相对洁净、污染小、价格低廉的极具开发利用价值的非常规天然气资源。
[0003]目前我国页岩气钻井采用抑制性好、润滑性强的油基钻井液。但由于油基钻井液有成本高，污染高等缺点，污染较小、自清洁能力强、钻井成本低、对环境友好的水基钻井液受到了研究者们的青睐。
[0004]但是，由于泥页岩地层有较多的微孔隙，当水基钻井液进入地层后，其中的水及部分滤失的水通过裂缝孔隙进入岩层，导致粘土或页岩岩石矿物水化膨胀，进而引发井壁失稳，这严重制约了我国页岩气的勘探开采技术的进步。
[0005]在钻井液体系中加入封堵剂可实现对页岩层微空隙的封堵，避免井壁失稳，但是钻井液体系中，膨润土颗粒的悬浮性能以及流变性能都容易受到环境温度(地层温度)的影响，在钻井过程中，随着温度的升高钻井液的粘度变化较大，通常需要准备多种封堵材料以满足不同温度的地层钻探的进行，这增加了钻井液制备的难度以及钻井成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中的不足，提供了一种可以随温度发生相变的温致敏感相变型封堵剂。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008]一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法，以N
‑
乙基甲基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸和VTMS
‑
SiO2为原料，采用反相悬浮聚合法制备。
[0009]进一步的，具体包括以下步骤：
[0010]S1.取所述N
‑
乙基甲基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸和VTMS
‑
SiO2溶于去离子水中，充分分散均匀，得到混合体系；
[0011]S2.向所述混合体系中依次加入交联剂和引发剂，并搅拌均匀；
[0012]S3.在保护气氛围下升温至55
‑
75℃，反应4
‑
6h，得到产物。
[0013]进一步的，还包括以下步骤：
[0014]S4.将所述产物进行洗涤、干燥和粉碎操作，得到所述温致敏感相变型封堵剂。
[0015]进一步的，所述VTMS
‑
SiO2为乙烯基三甲氧基硅烷表面改性的二氧化硅，所述VTMS
‑
SiO2的制备方法包括以下步骤：
[0016]S5.将干燥后的纳米二氧化硅粉末分散于pH值为4
‑
5的乙醇溶液中，超声处理30
‑
60min；
[0017]S6.向所述乙醇溶液中加入乙烯基三甲氧基硅烷，再超声处理50
‑
70min，得到混合溶液；
[0018]S7.在保护气氛围下将所述混合溶液加热至70
‑
85℃反应4
‑
6h，反应过程中不断搅拌，得到改性产物；
[0019]S8.将所述改性产物进行洗涤、离心、干燥和粉碎操作，得到所述VTMS
‑
SiO2粉末。
[0020]进一步的，步骤S1中，所述N
‑
乙基甲基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸、VTMS
‑
SiO2和去离子水的重量比为20
‑
30:5
‑
10:3
‑
6:1
‑
2:120
‑
140。
[0021]进一步的，步骤S2中，所述交联剂为N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵，所述交联剂的加量为单体总质量的0.2
‑
0.4％，所述引发剂的加量为单体总质量的0.3
‑
0.6％。
[0022]进一步的，所述单体指的是所述N
‑
乙基甲基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸和VTMS
‑
SiO2。
[0023]进一步的，步骤S3和S7中，所述保护气可以选择氮气或惰性气体。
[0024]进一步的，步骤S4中，所述洗涤可采用去离子水，洗涤3
‑
4次，干燥可选择冷冻干燥2
‑
3天，粉碎后产品的粒度无特殊要求，满足钻井液需要即可。
[0025]进一步的，步骤S5中，所述乙醇溶液的浓度为73％
‑
78％，超声处理的频率为40kHz，纳米二氧化硅可采用真空干燥，于120℃下干燥24小时，乙醇溶液的pH值可采用稀盐酸，稀硫酸，磷酸调节。
[0026]进一步的，步骤S6中，所述乙烯基三甲氧基硅烷的加量为所述纳米二氧化硅质量的18
‑
25％，超声处理的频率为40kHz。
[0027]进一步的，步骤S8中，所述洗涤一般采用无水乙醇，洗涤3
‑
4次，离心4
‑
5次，干燥可采用烘箱，在70℃条件下干燥至恒重，粉碎后产品的粒度保证足细即可。
[0028]本专利技术还提供一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法得到的一种温致敏感相变型封堵剂。
[0029]本专利技术提供一种温致敏感相变型封堵剂作为钻井液添加剂的应用。
[0030]进一步的，添加量为0.5
‑
1.0wt％。
[0031]本专利技术制备的温致敏感相变型封堵剂，在原料选择上，以N
‑
乙基甲基丙烯酰胺(NEMAM)作为温敏材料，其同时具有亲水性的酰胺基团和疏水性的乙基和甲基，因而具有较低的临界溶解温度(LCST)；此外，2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸(AMPS)含有磺酸基团，可以增强聚合物的高温稳定性；丙烯酸(AA)为一种阴离子型单体，因其羧基的存在具有亲水性，引入亲水性单体可以在一定程度上增加温敏型单体的相变温度。
[0032]本专利技术采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)改性纳米SiO2，纳米SiO2表面有不同形态羟基，部分羟基与硅烷偶联剂VTMS在水中发生偶联反应。VTMS
‑
SiO2即继承了无机二氧化硅的优点，同时VTMS的存在显著降低纳米SiO2的中值粒径，使其表面含有双键，具有反应活性，可以提高其在水基钻井液中的分散性。
[0033]本专利技术的有益效果是：
[0034]本专利技术制备的温致敏感相变型封堵剂将环境响应型高分子与无机纳米粒子结合，实现材料的智能化，同时具备纳米粒子的架桥作用和有机粒子的变形能力，可以随温度发生相变。在底层温度低于LCST的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法，其特征在于，以N
‑
乙基甲基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸和VTMS
‑
SiO2为原料，采用反相悬浮聚合法制备。2.根据权利要求1所述的一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.取所述N
‑
乙基甲基丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸和VTMS
‑
SiO2溶于去离子水中，充分分散均匀，得到混合体系；S2.向所述混合体系中依次加入交联剂和引发剂，并搅拌均匀；S3.在保护气氛围下升温至55
‑
75℃，反应4
‑
6h，得到产物。3.根据权利要求2所述的一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：S4.将所述产物进行洗涤、干燥和粉碎操作，得到所述温致敏感相变型封堵剂。4.根据权利要求1所述的一种温致敏感相变型封堵剂的制备方法，其特征在于，所述VTMS
‑
SiO2为乙烯基三甲氧基硅烷表面改性的二氧化硅，所述VTMS
‑
SiO2的制备方法包括以下步骤：S5.将干燥后的纳米二氧化硅粉末分散于pH值为4
‑
5的乙醇溶液中，超声处理30
‑
60min；S6.向所述乙醇溶液中加入乙烯基三甲氧基硅烷，再超声处理50
‑
70min，得到混合溶液；S7.在保护气氛围下将所述混合溶液加热至70
‑
85℃反应4
‑
6h，反应过程中不断搅拌，得到改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗朝东，王方博，李林，郑海洪，张雪，张鸿鹄，王佩平，陈虹霓，奉庆萤，郭爱林，
申请(专利权)人：中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，
类型：发明
国别省市：