本发明专利技术公开一种水基钻井液用的智能纳米封堵剂及其制备方法。智能纳米封堵剂以重量份计包括以下原料组份：智能高分子修饰的磁性纳米粒子20-82份，聚乙二醇3-45份，聚四氢呋喃二醇0.5-24份。其制备过程是，将智能高分子修饰的磁性纳米粒子加入水中，在不断搅拌下，加入聚乙二醇，反应3-5小时，再加入聚四氢呋喃二醇，反应4-7小时，将水蒸发后，在60-75℃干燥4小时，即制得水基钻井液用智能纳米封堵剂。本发明专利技术的优点在于，智能纳米封堵剂的亲水性能和疏水性能会随着地层温度、钻井液pH值的不同，发生相应的变化，因而在泥页岩地层钻井过程中，对井壁微小孔隙进行物理封堵的同时，还具有排斥水分子的作用，抑制水向井壁的靠近，起到化学抑制的作用，钻井液的阻水性能显著提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水基钻井液用多功能纳米封堵剂，属于油气田纳米材料领域。
技术介绍
近年来，国内页岩气的开发越来越受到重视。页岩气储藏于泥页岩地层，泥页岩地层极易吸水膨胀。在钻井过程中，为防止泥页岩吸水膨胀导致井壁失稳、井眼垮塌等钻井事故，目前在页岩气的开发过程中，主要采用油基钻井液进行钻井。但是，油基钻井液成本高，钻井过程中危险系数高、环境污染严重，后处理过程繁琐，用水基钻井液代替油基钻井液对页岩气藏进行钻井是必然趋势。泥页岩地层孔隙尺寸大约在纳米尺度，目前常规封堵材料颗粒尺寸大，对水基钻井液进行改性后，无法对泥页岩地层进行有效封堵。因此，需要开发与泥页岩地层孔隙尺寸匹配的纳米封堵材料。本专利技术利用温度敏感型、pH值敏感型的智能聚合物修饰的磁性纳米粒子，与聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇等聚醚二元醇反应，制备具有智能响应特性的纳米封堵剂，获得了封堵性能优异的水基钻井液用纳米封堵材料。
技术实现思路
针对目前水基钻井液用封堵材料的缺陷，本专利技术的目的是提供一种水基钻井液用的智能纳米封堵剂，同时本专利技术还提供这种智能纳米封堵剂的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案:本专利技术所述的一种水基钻井液用智能纳米封堵剂，以重量份计包括以下原料组份:智能高分子修饰的磁性纳米粒子20-82份，聚乙二醇3-45份，聚四氢呋喃二醇0.5-24份。本专利技术所述的智能高分子选自聚N-异丙基丙烯酰胺、聚N，N-二甲基甲酰胺、聚N, N-二乙基甲酰胺、聚丙烯酸、聚4-乙烯基吡啶中的一种。本专利技术所述的磁性纳米粒子选自四氧化三铁纳米粒子、三氧化二铁纳米粒子、氧化钴纳米粒子、铁钴氧化物纳米粒子中的一种或几种，磁性纳米粒子的粒径尺寸在5-100纳米。本专利技术所述的聚乙二醇的分子量为5000-180000g/mol。本专利技术所述的聚四氢呋喃二醇的分子量为3500-20000g/mol。本专利技术所述的智能纳米封堵剂，在应用过程中，当体系温度在20-125Γ之间变化，纳米封堵剂的亲水性能和疏水性能会发生相应变化。本专利技术所述的智能纳米封堵剂，在应用过程中，当体系pH值在4.3-10.8之间变化时，纳米封堵剂的亲水性能和疏水性能会发生相应变化。本专利技术所述的智能纳米封堵剂的制备过程是，将智能高分子修饰的磁性纳米粒子加入水中，在不断搅拌下，加入聚乙二醇，反应3-5小时，再加入聚四氢呋喃二醇，反应4-7小时，将水蒸发后，在60-75°C干燥4小时，即制得水基钻井液用智能纳米封堵剂。本专利技术的优点是:(I)智能纳米封堵剂的粒径小，与泥页岩地层微小孔隙的尺寸比较接近，将其加入钻井液后，在钻井过程中，可以实现泥页岩地层的微小孔隙进行高效封堵，同时通过聚乙二醇和聚四氢呋喃二醇在高温高压下浊点作用、压缩变形作用，对泥页岩地层进行致密封堵，阻止钻井液中的水向泥页岩地层的渗透。(2)在地面温度较低时，智能纳米封堵剂表现为亲水性，在水基钻井液中分散性能良好，当钻井液进入井筒后，随着深度增加，地层温度越高，智能纳米封堵剂从亲水转变为疏水性，因此，在对井壁微小孔隙进行物理封堵的同时，还具有排斥水分子的作用，抑制水向井壁的靠近，起到化学抑制的作用，阻水性能显著提高。(3)通过调节钻井液的pH值，可以调控智能纳米封堵剂的亲水性能和疏水性能，进而也可以实现对地层微小孔隙的物理封堵和化学抑制。(4)在钻井过程中，磁性纳米封堵剂的位置可以通过外界磁场进行定点调控，因此针对井眼的特定部位，在磁场调控下，可以实现特定部位的选择性封堵。【具体实施方式】下面结合实施例来描述本专利技术的【具体实施方式】，但本专利技术不只局限于以下实施例。实施例1将KH-570修饰的Fe3O4纳米粒子5.2g，N_异丙基丙烯酰胺单体2.3g，分散于35mLN, N- 二甲基甲酰胺中，加引发剂0.lg，在75°C反应3小时，制得聚N-异丙基丙烯酰胺修饰的Fe3O4纳米粒子。取该智能高分子修饰的磁性纳米粒子4.1g,加入180mL水中，在不断搅拌下，加入分子量为8000g/mol的聚乙二醇1.8g，反应4小时，再加入分子量为5000g/mol的聚四氢呋喃二醇0.7g，反应6小时，将水蒸发后，在70°C干燥4小时，即制得水基钻井液用智能纳米封堵剂。实施例2在150mL的膨润土基楽(4wt% )中加入实施例1中制备的智能纳米封堵剂3.5g，剧烈搅拌2小时，制得智能纳米粒子改性水基钻井液。在高温高压滤仪考察该钻井液的性能，测试结果表明，当温度升高到52°C以上时，智能纳米粒子改性水基钻井液的阻水性能显著提高。实施例3将KH-570修饰的Fe3O4纳米粒子8.5g，4_乙烯基吡啶单体4.7g，分散于40mLN, N- 二甲基甲酰胺中，加引发剂0.15g，在75°C反应4小时，制得聚4-乙烯基吡啶修饰的Fe3O4纳米粒子。取该智能高分子修饰的磁性纳米粒子6.8g，加入145mL水中，在不断搅拌下，加入分子量为15000g/mol的聚乙二醇2.9g，反应5小时，再加入分子量为8000g/mol的聚四氢呋喃二醇1.3g，反应4小时，将水蒸发后，在60°C干燥4小时，即制得水基钻井液用智能纳米封堵剂。实施例4将KH-570修饰的Fe2O3纳米粒子15.8g，N，N-二甲基甲酰胺单体9.8g，分散于65mLN，N- 二甲基甲酰胺中，加引发剂0.25g，在75 °C反应4小时，制得聚N，N- 二甲基甲酰胺修饰的Fe2O3纳米粒子。取该智能高分子修饰的磁性纳米粒子12.5g，加入210mL水中，在不断搅拌下，加入分子量为120000g/mol的聚乙二醇4.6g，反应3小时，再加入分子量为1000g/mo I的聚四氢呋喃二醇1.Sg，反应5小时，将水蒸发后，在65°C干燥4小时，即制得水基钻井液用智能纳米封堵剂。实施例5将KH-570修饰的Fe3O4纳米粒子7.3g，N，N- 二乙基甲酰胺单体3.8g，分散于45mLN，N- 二甲基甲酰胺中，加引发剂0.18g，在75 0C反应4小时，制得聚N，N- 二乙基甲酰胺修饰的Fe3O4纳米粒子。取该智能高分子修饰的磁性纳米粒子5.6g，加入180mL水中，在不断搅拌下，加入分子量为6000g/mol的聚乙二醇4.9g，反应3小时，再加入分子量为150000g/mo I的聚四氢呋喃二醇0.8g，反应7小时，将水蒸发后，在70°C干燥4小时，即制得水基钻井液用智能纳米封堵剂。实施例6将KH-570修饰的Fe2O3纳米粒子25.6g，丙烯酸单体23.2g，分散于135mL N, N- 二甲基甲酰胺中，加引发剂0.3g，在75°C反应4小时，制得聚丙烯酸修饰的Fe2O3纳米粒子。取该智能高分子修饰的磁性纳米粒子33.5g，加入295mL水中，在不断搅拌下，加入分子量为10000g/mol的聚乙二醇19.5g，反应5小时，再加入分子量为6000g/mol的聚四氢呋喃二醇9.6g，反应7小时，将水蒸发后，在75°C干燥4小时，即制得水基钻井液用智能纳米封堵剂。【主权项】1.一种水基钻井液用智能纳米封堵剂，其特征在于以重量份计包括以下原料组份:智能高分子修饰的磁性纳米粒子20-82份，聚乙二醇3-45份，聚四氢呋喃二醇0.5-24份。2.根据权利要求1所述的一种水基钻井液用智能纳米封堵剂，其特征在于智能高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水基钻井液用智能纳米封堵剂，其特征在于以重量份计包括以下原料组份：智能高分子修饰的磁性纳米粒子20‑82份，聚乙二醇3‑45份，聚四氢呋喃二醇0.5‑24份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武元鹏，晏柱，王志豪，林元华，杨浩，周昌亮，薛诗山，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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