改性的纳米锂皂石及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及油田化学领域，具体涉及改性的纳米锂皂石及其制备方法和应用。本发明专利技术的制备改性的纳米锂皂石的方法包括：(1)在水存在下，将纳米锂皂石与降粘剂进行第一接触反应，得到物料A；(2)将所述物料A与可聚合硅氧烷疏水单体和含双键的反应单体进行第二接触反应，得到物料B，其中所述含双键的反应单体选自苯乙烯单体和/或丙烯酸酯类单体中的至少一种；(3)在引发剂存在下，将所述物料B进行聚合反应。本发明专利技术的改性的纳米锂皂石能够达到改善钻井液性能及有效稳定泥页岩地层的目的，在水基钻井液中兼具防塌剂及降滤失剂作用。

Modified nano lithium saponite and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
改性的纳米锂皂石及其制备方法和应用
本专利技术涉及油田化学领域，具体涉及制备改性的纳米锂皂石的方法、改性的纳米锂皂石以及所述改性的纳米锂皂石在水基钻井液中作为防塌剂及降滤失剂的应用。
技术介绍
近年来，随着深井、超深井越来越多，井下情况也越来越复杂，钻井难度越来越大，故对钻井液和钻井液处理剂的性能提出了更高的要求。水基钻井液由于成本较低、处理剂来源广、可供选择的类型多、性能容易控制等优点，并具有较好的保护油气层效果，因此成为国内外常用的钻井液体系。为适应不同地质要求，需要加入各种钻井液处理剂，如降滤失剂、页岩抑制剂、增粘剂、封堵剂等钻井液处理剂，随着钻井液的组分越来越复杂，钻井液成本也越来越高，钻井液性能维护越来越难，“一剂多效”成为钻井液处理剂的发展趋势。传统的钻井液用封堵剂为超细碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米石英粉、植物纤维、改性沥青等，这些材料在压差的作用下进入地层孔隙或微裂缝，通过架桥充填形成封堵层，阻止钻井液侵入地层，维持井壁稳定。此类封堵材料虽然能在一定程度上对地层的孔隙和裂缝进行封堵，但由于这些材料与井壁孔隙的结合力差，封堵强度不高，承压能力弱，在高压差作用下容易被破坏，且此类封堵材料对泥页岩水化普遍没有抑制能力、对钻井液增粘效果弱。此外，纳米二氧化硅及纳米石英粉等纳米材料在钻井液中容易团聚，无法在钻井液中良好地分散；植物纤维类材料的抗温性差，在高温环境中无法长期保持较高的强度；沥青类处理剂受软化点温度的限制，应用场合受限。并且，现有技术中的封堵剂存在以下缺点：(1)物理封堵地层孔隙或微裂缝，无法与岩石表面紧密吸附，封堵层承压能力弱；(2)不具有抑制泥页岩水化作用，即所造成坍塌周期短，不利于井壁稳定；(3)对钻井液流变及滤失性能无明显的改善作用；以及(4)受抗温能力限制，应用场合有限。另外，目前使用的封堵剂仅仅能够作为惰性颗粒加入钻井液中，除了封堵性能外对钻井液其它性能无明显的改善作用，使用时往往需要配合加入其他处理剂(如降滤失剂等)使用以达到提高钻井液胶体稳定性或悬浮的目的，这必将增加钻井液成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的钻井液作用单一的缺陷，提供一种兼具防塌剂及降滤失剂作用的改性的纳米锂皂石在水基钻井液。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种改性的纳米锂皂石，本专利技术提供的改性的纳米锂皂石一方面具有物理封堵的作用，另一方面亲水端通过氢键作用吸附在泥页岩表面，疏水端提高泥页岩表面的疏水性，抗温能力高达180℃，能够达到长期封堵的目的；同时，改善钻井液流变性能，降低钻井液滤失量。本专利技术提供的改性的纳米锂皂石的制备工艺简单，能够实现批量生产。更具体地，为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种制备改性的纳米锂皂石的方法，该方法包括：(1)在水存在下，将纳米锂皂石与降粘剂进行第一接触反应，得到物料A；(2)将所述物料A与可聚合硅氧烷疏水单体和含双键的反应单体进行第二接触反应，得到物料B，其中所述含双键的反应单体选自苯乙烯单体和/或丙烯酸酯类单体中的至少一种；(3)在引发剂存在下，将所述物料B进行聚合反应。本专利技术的第二方面提供由第一方面所述的方法制备得到的改性的纳米锂皂石。本专利技术的第三方面提供由第二方面所述的改性的纳米锂皂石在水基钻井液中作为防塌剂及降滤失剂的应用。通过上述技术方案，本专利技术的改性的纳米锂皂石能够达到改善钻井液性能及有效稳定泥页岩地层的目的，在水基钻井液中兼具防塌剂及降滤失剂作用。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。需要说明的是，在没有特别说明的情况下，本专利技术中的“第一”、“第二”等仅仅是用于区分，这表示上述定义不是同一个过程，但是并不表示先后次序，本领域技术人员不应理解为这是对本专利技术的限制。如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种制备改性的纳米锂皂石的方法，该方法包括：(1)在水存在下，将纳米锂皂石与降粘剂进行第一接触反应，得到物料A；(2)将所述物料A与可聚合硅氧烷疏水单体和含双键的反应单体进行第二接触反应，得到物料B，其中所述含双键的反应单体选自苯乙烯单体和/或丙烯酸酯类单体中的至少一种；(3)在引发剂存在下，将所述物料B进行聚合反应。本专利技术中作为原料的纳米锂皂石为片状颗粒，平均厚度为1nm-10nm，平均直径为25nm-80nm。其中，平均直径通过粒度分析仪测定。优选情况下，所述降粘剂选自四聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。在一种优选的实施方式中，以所述水的用量为基准，所述降粘剂的用量为0.005-0.5重量％；优选为0.005-0.1重量％。在一种具体的优选的实施方式中，先将降粘剂与水配制成水溶液，再加入纳米锂皂石，然后进行所述第一接触反应。在本专利技术中，在所述第一接触反应中，对于水的用量没有特别的限制，只要能够将降粘剂和纳米锂皂石溶解即可。在一种具体的优选的实施方式中，对于1-4g纳米锂皂石，水的用量为50-100mL。优选情况下，在步骤(1)中，所述第一接触反应的条件包括：温度为5-40℃，时间为30-60min。在一种优选的实施方式中，所述第一接触反应使用超声波处理，使得纳米锂皂石充分地溶解，得到溶液状态的物料A。对所述超声波处理的具体超声条件没有特别的限制，采用本领域常用的具体超声条件，达到溶液物料的目的即可。优选情况下，在步骤(2)中，所述可聚合硅氧烷疏水单体选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基环硅氧烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷和甲基乙烯基二甲氧基硅烷中的至少一种。在本专利技术中，为了实现更好的防塌剂效果，优选所述可聚合硅氧烷疏水单体组合使用。具体实施方式1：所述可聚合硅氧烷疏水单体为重量比为1：(1-2)的乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷的组合。具体实施方式2：所述可聚合硅氧烷疏水单体为重量比为1：(1-2)的甲基乙烯基二乙氧基硅烷和甲基乙烯基二甲氧基硅烷的组合。在一种优选的实施方式中，在步骤(2)中，以所述物料A、所述可聚合硅氧烷疏水单体和所述含双键的反应单体的总重量为基准，所述可聚合硅氧烷疏水单体的用量为1-20重量％；优选为10-15重量％。优选情况下，在步骤(2)中，所述含双键的反应单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸叔丁酯中的至少一种。在一种优选的实施方式中，在步骤(2)中，以所述物料A、所述可聚合硅氧烷疏水单体和所述含双键的反应单体的总重量为基准，所述含双键的反应单体的用量为1-10重量％；优选为5-10重量％。需要特别说明的是，优选情况下，在步骤(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备改性的纳米锂皂石的方法，其特征在于，该方法包括：/n(1)在水存在下，将纳米锂皂石与降粘剂进行第一接触反应，得到物料A；/n(2)将所述物料A与可聚合硅氧烷疏水单体和含双键的反应单体进行第二接触反应，得到物料B，其中所述含双键的反应单体选自苯乙烯单体和/或丙烯酸酯类单体中的至少一种；/n(3)在引发剂存在下，将所述物料B进行聚合反应。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备改性的纳米锂皂石的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)在水存在下，将纳米锂皂石与降粘剂进行第一接触反应，得到物料A；
(2)将所述物料A与可聚合硅氧烷疏水单体和含双键的反应单体进行第二接触反应，得到物料B，其中所述含双键的反应单体选自苯乙烯单体和/或丙烯酸酯类单体中的至少一种；
(3)在引发剂存在下，将所述物料B进行聚合反应。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述纳米锂皂石为片状颗粒，平均厚度为1nm-10nm，平均直径为25nm-80nm；
优选地，所述降粘剂选自四聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的至少一种；
优选地，以所述水的用量为基准，所述降粘剂的用量为0.005-0.5重量％；
优选地，以所述水的用量为基准，所述降粘剂的用量为0.005-0.1重量％。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一接触反应的条件包括：温度为5-40℃，时间为30-60min。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述可聚合硅氧烷疏水单体选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基环硅氧烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷和甲基乙烯基二甲氧基硅烷中的至少一种；
优选地，所述可聚合硅氧烷疏水单体为重量比为1：(1-2)的乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷的组合；
优选地，所述可聚合硅氧烷疏水单体为重量比为1：(1-2)的甲基乙烯基二乙氧基硅烷和甲基乙烯基二甲氧基硅烷的组合；
优选地，在步骤(2)中，以所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕开河，沈浩坤，孙金声，黄贤斌，白英睿，刘敬平，王金堂，金佳峰，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37