【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种疏水纳米棒防塌剂及其制备方法与应用，具体涉及一种深层油气藏用疏水纳米棒防塌剂及其制备方法与应用，属于深层油气田开采。
技术介绍
1、
2、目前钻井一般采用水基钻井液，但岩石中黏土矿物含量高，易水化膨胀，影响安全、高效钻井，亟待适用于油气藏的高性能水基防塌钻井液。
3、防塌剂是高性能水基钻井液的关键组成部分，其主要作用是通过在井壁岩石表面形成致密吸附层，阻止钻井液中的水相侵入岩石，维持井壁稳定，是防止钻井过程中井壁坍塌的主要材料。目前煤层气水平井钻井液主要采用常规的水基钻井液体系，其中防塌剂以阳离子的聚胺抑制剂为主，其主要作用机理是通过电荷中和作用降低页岩表面的负电荷，进而抑制页岩水化，达到稳定井壁的作用，部分阳离子防塌剂还可通过静电作用在页岩表面吸附，使页岩表面润湿反转，进一步降低页岩的水化作用，增强防塌效果。然而，现有阳离子防塌剂存在防塌性能有限、与钻井液配伍性差等问题，进而导致钻井液滤失量增加、流变性变差。
4、中国专利文件cn114763466a提供了一种超支化聚合物封堵型防塌剂与含有其的水基钻井液及制备方法。该封堵型防塌剂分子粒径为50nm，通过形成致密泥饼，有效阻缓压力传递和滤液的侵入，增强页岩地层井壁稳定性，有效减缓井壁坍塌。但该抑制剂不具备润湿反转性，仅通过封堵作用实现防塌目的，当钻井液的滤失量增加时不利于井壁稳定。
5、中国专利文件cn112920783a提供了一种针对页岩地层的钻井液用润湿反转抑制剂及其制备方法，其主要机理是化学剂可与页岩黏土矿物
6、目前，针对深层油气藏的防塌钻井液尚处于起步阶段，相关钻井液技术及理论有待完善。因此，亟需制备一种适用于深层油气藏防塌，且与钻井液具有良好配伍性的水基钻井液用防塌剂。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，尤其是针对现有防塌用阳离子防塌剂普遍存在与钻井液配伍性差，润湿反转效果和抑制岩石表面水化作用较差的不足，本专利技术提供了一种疏水纳米棒防塌剂及其制备方法与应用。本专利技术的疏水纳米棒防塌剂可通过在孔缝中形成自适应低表面能吸附层，显著封堵孔隙和裂缝，并改变岩石表面润湿性，有效抑制因液相侵入导致的井壁周围应力改变，防止钻井过程中井壁坍塌，且与钻井液具有良好的配伍性。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种疏水纳米棒防塌剂的制备方法，包括步骤如下：
4、（1）将模板剂加入乙醇中，超声分散均匀，除氧之后加入硅源，搅拌均匀后，加入氨水，进行反应；反应完成后，经过滤、洗涤、干燥，得到二氧化硅纳米棒；
5、（2）将疏水化合物和阳离子化合物加入乙醇中，之后加入步骤（1）所得二氧化硅纳米棒，进行反应；反应完成后，除去溶剂，干燥，得到疏水纳米棒防塌剂。
6、根据本专利技术优选的，步骤（1）中所述模板剂为柠檬酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或两种以上的组合；所述模板剂与乙醇的质量比为1:20-70。
7、根据本专利技术优选的，步骤（1）中，通过通入氮气进行除氧，通入氮气的时间为10-15min。
8、根据本专利技术优选的，步骤（1）中所述硅源为正硅酸乙酯、硅溶胶中的一种或两种的组合；所述硅溶胶的ph为9-10，二氧化硅的含量为29-31wt%。
9、根据本专利技术优选的，步骤（1）中所述硅源与模板剂的质量比为1-5:1；所述硅源滴加入体系中，滴加时间为2-5min。
10、根据本专利技术优选的，步骤（1）中所述搅拌的温度为40-45℃，搅拌的时间为1-2h，搅拌的速率为200-400r/min。
11、根据本专利技术优选的，步骤（1）中所述氨水的质量分数为25-28%；所述氨水与硅源的质量比为1-3:1，进一步优选为1.4-2.5:1。
12、根据本专利技术优选的，步骤（1）中所述反应的温度为40-45℃，反应的时间为2-4h。
13、根据本专利技术优选的，步骤（1）中所述洗涤为使用去离子水洗涤3-5次；所述干燥为在70-80℃下干燥至恒重。
14、根据本专利技术优选的，步骤（2）中所述疏水化合物为十七氟癸基三乙氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、正辛基三甲氧基硅烷或1,1,1,3,3,5,5-七甲基三硅氧烷中的一种或两种以上的组合；所述聚二甲基硅氧烷的分子式如下式i所示，粘均分子量为2-10万。
15、
16、根据本专利技术优选的，步骤（2）中所述疏水化合物与二氧化硅纳米棒的质量比为1-5:1；所述疏水化合物与乙醇的质量比为1:10-40。
17、根据本专利技术优选的，步骤（2）中所述阳离子化合物为聚二甲基二烯丙基氯化铵；所述聚二甲基二烯丙基氯化铵的结构式如下式ii所示，所述聚二甲基二烯丙基氯化铵的重均分子量为200000-350000；所述阳离子化合物与二氧化硅纳米棒的质量比为2-5:1；所述阳离子化合物是以水溶液的形式加入体系中，阳离子化合物水溶液的浓度为20wt%。
18、
19、根据本专利技术优选的，步骤（2）中所述反应的温度为70-80℃；所述反应的时间为6-8h。
20、根据本专利技术优选的，步骤（2）中所述干燥为在70-80℃下干燥至恒重。
21、本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的疏水纳米棒防塌剂，所述疏水纳米棒防塌剂的长度为200-300nm，直径50-150nm。
22、根据本专利技术，上述疏水纳米棒防塌剂的应用，用于稳定井壁，防止钻井过程中井壁坍塌；具体应用方法为：将所得疏水纳米棒防塌剂加入深层油气藏用水基钻井液中，所述疏水纳米棒防塌剂的加入量为0.5-1.0wt%；所述深层油气藏埋深3500m以上，包括常规气、页岩气或煤层气储层；本专利技术的防塌剂可通过在孔缝中形成自适应低表面能吸附层，显著封堵孔隙和裂缝，并改变岩石表面润湿性，有效抑制因液相侵入导致的井壁周围应力改变，稳定井壁，防止钻井过程中井壁坍塌。
23、本专利技术的技术特点及有益效果如下：
24、1、本专利技术制备的疏水纳米棒防塌剂可形成自适应低表面能吸附层，显著封堵岩石孔隙和裂缝，并改变岩石表面润湿性，有效抑制因液相侵入导致的井壁周围应力改变，稳定井壁，防止钻井过程中井壁坍塌入；本专利技术制备的超疏水纳米棒防塌剂，对于深层煤系地层的泥页岩地层和煤层抑制性强，润湿反转性能优异，滚动回收率高，具有优异的抑制防塌和润湿反转性能。
25、2、本专利技术的疏水纳米棒防塌剂，独特的长轴棒状结构可以在裂缝中快速形成支架体系，能够及时且有效的填充孔隙和裂缝，纳米棒表面的疏水结构通过自适应堆积形成致密的低表面能的疏水吸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述模板剂与乙醇的质量比为1:20-70；
3.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述硅溶胶的pH为9-10，二氧化硅的含量为29-31wt%；所述硅源滴加入体系中，滴加时间为2-5min。
4.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述搅拌的温度为40-45℃，搅拌的时间为1-2h，搅拌的速率为200-400r/min。
5.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氨水的质量分数为25-28%；所述氨水与硅源的质量比为1.4-2.5:1；
6.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述疏水化合物与乙醇的质量比为1:10-40。
7.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述聚二甲基二烯丙基氯化铵的重均分子量为
8.一种疏水纳米棒防塌剂，其特征在于，采用权利要求1所述制备方法制备得到。
9.权利要求8所述疏水纳米棒防塌剂的应用，其特征在于，用于稳定井壁，防止钻井过程中井壁坍塌，具体应用方法为：将所得疏水纳米棒防塌剂加入深层油气藏用水基钻井液中，所述疏水纳米棒防塌剂的加入量为0.5-1.0wt%；所述深层油气藏埋深3500m以上。
...【技术特征摘要】
1.一种疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述模板剂与乙醇的质量比为1:20-70；
3.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述硅溶胶的ph为9-10，二氧化硅的含量为29-31wt%；所述硅源滴加入体系中，滴加时间为2-5min。
4.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述搅拌的温度为40-45℃，搅拌的时间为1-2h，搅拌的速率为200-400r/min。
5.根据权利要求1所述疏水纳米棒防塌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氨水的质量分数为25-28%；所述氨水与硅源的质量比为1.4-2.5...
【专利技术属性】
技术研发人员：金家锋，吕开河，孙金声，白英睿，浮历沛，黄贤斌，韩金良，王金堂，刘敬平，李美春，黎剑，史胜龙，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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