【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田化学领域，具体涉及一种低温可膨胀改性石墨的制备方法及其在水基钻井液中的应用。
技术介绍
1、水基钻井液由于其对环境友好、低成本等优点仍是目前石油与天然气工程在现场应用较多的钻井液体系之一。而水基钻井液的井漏问题是各国在进行钻井活动时所面临最大的风险之一，同时也是钻井工程中最复杂的情况之一。井漏不仅会造成大量的钻井液漏失，制约钻井速度，降低生产效率，而且会造成井眼塌陷、卡钻等一系列重大经济损失。近年来，随着全球非常规油气资源勘探的深入，复杂结构井层的数目增加，据统计，在中东及北美地区，钻井过程中发生严重井漏的情况分别占井眼总数的约30％和40％以上。目前，如何解决井漏问题已经成为全球钻井研究人员所面临最大的问题。传统桥接堵漏材料对漏失通道的要求较高，很容易进一步漏失到裂缝深处，不具备广泛的适应性。随着堵漏技术的发展与进步，新型堵漏材料成为当今炙手可热的研究话题，但大多新型堵漏材料都聚焦于高分子聚合物堵漏材料，但其具有高成本、污染环境且不耐高温呢等缺点，而以膨胀石墨作为基底的堵漏材料鲜有报道。
2、膨胀石墨的前驱体——石墨是碳的同素异形体之一，是碳元素矿物中最软的一种，它具有由碳的六角网络平面堆积而成的层状结构，由于每个碳原子都与一个p电子以大键的形式相连，因此，同一平面内的原子结构很稳定，而在垂直方向碳层靠范德华力结合，键能为16.7kj/mol,结合力较弱，所以在一定条件下插层物质很容易进入形成石墨层间化合物，这为可膨胀石墨的制备提供先决条件。可膨胀石墨作为一种新型的堵漏材料，可以通过在抗高温钻井液
3、目前对于降低可膨胀石墨的起始膨胀温度的研究已经十分成熟，而可膨胀石墨较差分散性限制了其在钻井液领域的应用。氧化插层后的石墨不仅具备了可膨胀的性质，而且其表面在氧化插层后也含有大量的酮、羟基和羧基，其中可膨胀石墨中的碳-氧官能团主要以单键形式存在。如果不加以改性会使表面羟基之间的氢键作用和发生聚集，会使可膨胀石墨与钻井液基浆的界面相容性变差。
4、因此，提供一种亲水性好且在水基钻井液中具有良好分散性同时具有抗高温的堵漏材料对于钻井工程中的堵漏工程具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有的水基钻井液用堵漏材料所存在的高成本、封堵效果不理想的问题，提供一种低温可膨胀改性石墨及其制备方法与应用以及水基钻井液。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种低温可膨胀石墨的制备方法，该方法包括：
3、(1)将天然鳞片石墨、预氧化剂接触进行预氧化反应，得到预氧化石墨；
4、(2)将所述预氧化石墨、主插层剂和主氧化剂接触进行氧化插层反应，一段时间后加入辅氧化剂得到低温可膨胀石墨；
5、本专利技术第二方面提供由前述第一方面所述的方法制得的低温可膨胀改性石墨。
6、本专利技术第三方面提供前述第二方面所述的低温可膨胀改性石墨的膨胀效果以及在水基钻井液中作为堵剂的应用。
7、本专利技术第四方面提供一种水基钻井液，该水基钻井液含有前述第二方面所述的低温可膨胀改性石墨。
8、通过上述技术方案，本专利技术能够获得如下有益效果：
9、(1)由本专利技术提供的方法制备的低温可膨胀改性石墨，粒径范围为80-110μm，亲水性良好，在水基钻井液中分散性好，滤失量较小，可以有效堵住相应孔径的裂缝。
10、(2)本专利技术提供的水基钻井液含有前述，该水基钻井液流变性能良好，滤失量低，堵漏效果好，适应性强，是一种极具潜力的堵漏材料。
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1.一种低温可膨胀改性石墨堵漏剂的制备及其在水基钻井液中的应用，其中，低温可膨胀改性石墨的制备方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述天然鳞片石墨:预氧化剂的重量比为1:(1-4)，进一步优选为1:(2-3)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，所述预氧化石墨:主插层剂:主氧化剂:辅插层剂的重量比为1:(2-10):(4-8):(0.8-1.2)，进一步优选为1:(5.5-6.5):(4-6):(0.9:1.1)。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述主插层剂选自高氯酸、高碘酸、硝酸、磷酸中的至少一种，进一步优选为硝酸和高氯酸。其中，所述硝酸和高氯酸的重量比为1:(10-15)，进一步优选为1:(11-13)；
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，所述低温可膨胀石墨:改性剂:表面活性剂:引发剂重量比为1:(0.1-0.3):(4-10):(30-70),进一步优选为1:0.2:(5-7):(40-60)；
6.根据权利要求1-4
7.一种权利要求1-5中任意一项所述的制备方法制得的低温可膨胀改性石墨，其中，所述低温可膨胀改性石墨的粒径范围为80-110μm。
8.权利要求6所述的低温可膨胀改性石墨在水基钻井液中作为堵漏剂的应用。
9.一种水基钻井液，含有权利要求6所述的低温可膨胀改性石墨。
10.根据权利要求8所述的水基钻井液，其中，所述水基钻井液包括如下组分:水100重量份、膨润土6-9重量份、碳酸钠0.2-0.5重量份、抗高温降滤失剂7-10重量份，抗高温表面活性剂为5-8重量份，高温保护剂为7-10重量份，加所述低温可膨胀改性石墨6-9重量份，加重材料100重量份；
...【技术特征摘要】
1.一种低温可膨胀改性石墨堵漏剂的制备及其在水基钻井液中的应用，其中，低温可膨胀改性石墨的制备方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述天然鳞片石墨:预氧化剂的重量比为1:(1-4)，进一步优选为1:(2-3)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，所述预氧化石墨:主插层剂:主氧化剂:辅插层剂的重量比为1:(2-10):(4-8):(0.8-1.2)，进一步优选为1:(5.5-6.5):(4-6):(0.9:1.1)。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述主插层剂选自高氯酸、高碘酸、硝酸、磷酸中的至少一种，进一步优选为硝酸和高氯酸。其中，所述硝酸和高氯酸的重量比为1:(10-15)，进一步优选为1:(11-13)；
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，所述低温可膨胀...
【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，贺佳宁，李道雄，陈新，李保陆，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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