一种性能良好的纳米聚合物封堵剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种性能良好的纳米聚合物封堵剂的制备方法。所述封堵剂由以下质量百分比原材料制备而成：以去离子水的质量为100％计算，膨润土4％

【技术实现步骤摘要】
一种性能良好的纳米聚合物封堵剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及油田化学应用领域，具体来讲，本专利技术涉及一种性能良好的纳米聚合物封堵剂的制备方法。

技术介绍

[0002]钻井液是在油气井钻进过程中运用自身多种功能特性来满足钻井工作需求的各种各样循环流体的统称。现在的钻井液在保证安全快速钻进的同时还要有一定的环保要求，以不污染环境且可持续发展为准。常用的有机纳米封堵剂通常是由聚合物纳米复合材料组成。因为高分子量聚合物中非极性部分向外伸展，它降低了泥饼的渗透性，从而达到减少钻井液漏失的目的。Fe3O4纳米材料、铁基纳米颗粒(FeNP)/钙基纳米颗粒(CaNP)等无机纳米封堵剂具有良好的降滤失效果。有机/无机纳米封堵剂是由无机刚性材料和一种或几种有机可变形纳米材料的复合物。但常规封堵剂存在环境污染性，不利于持续发展，且不能有效封堵微纳米裂缝地层。
[0003]纳米TiO2是钛的天然氧化物，属于两性(偏酸性)氧化物。自然条件下，主要以四种晶体形式存在：金红石、锐钛矿、板钛矿型和TiO2(B)。其中，在环境压力和温度下金红石型TiO2,是最稳定的晶型，无关乎颗粒大小，而锐钛矿型TiO2仅在纳米尺寸下较为稳定。而且金红石型纳米TiO2结构致密，比其他晶型具有更高的折射率、比重和化学稳定性，在工业上应用价值很高。而纳米TiO2具有强极性，原因有两点：(1)颗粒表面为亲水型且附有众多羟基,在极性溶剂中表现出良好的浸润性；(2)Ti—O键长不等，在UV光照以及高温下极易解离表面吸附的物理水，在表面形成大量羟基、氧空位和桥接氧，导致纳米TiO2极性增强，因此在各类有机溶液中极易团聚而使其应用范围受到限制。对纳米TiO2的表面进行改性，可以克服其易团聚的缺点，在表面接枝基团，能增强其更加适用于实际应用的特性。
[0004]中国专利技术专利“一种环保型强抑制成膜封堵水基钻井液及配制方法”(申请号202110150149.8)公开了一种一种环保型强抑制成膜封堵水基钻井液，主要由原矿土、纯碱、降失水增稠剂PAC
‑
LV、降失水增稠剂DTP、降滤失剂SIFB
‑
1、包被抑制剂JXA
‑
1、成膜封堵剂FDM
‑
1、NaOH、CaO、抑制润滑剂YKZJ
‑
1、KCl、重晶石和水组成。另外，该专利技术还公开了一种环保型成膜封堵水基钻井液配制方法。
[0005]中国专利技术专利“一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂及制备方法”(申请号202010336731.9)公开了一种基于改性玄武岩纤维粉的环保型钻井液用封堵剂，包括玄武岩纤维粉的重量份数为50～75份，纳米二氧化硅的重量份数为10～25份，表面活性剂的重量份数为1～3份，硅烷偶联剂的重量份数为1～3份，乙醇2
‑
6份，多糖聚合物的重量份数为10～20份，其中，所述表面活性剂选自鼠李糖脂、大豆卵磷脂、槐糖脂或甘油酯；所述多糖聚合物为壳聚糖、多聚果糖或海藻酸钠；所述玄武岩纤维粉的粒径大小为100目
‑
500目。
[0006]中国专利技术专利“一种环保型抗高温水基钻井液封堵防塌剂的制备方法”(申请号201911324934.X)公开了一种环保型抗高温水基钻井液封堵防塌剂的制备方法，包括步骤：
将苯乙烯类单体、丙烯酸类单体、乳化剂MS
‑
1水溶液混合乳化制备前聚乳液；将亲水型单体、阳离子单体和乳化剂MS
‑
1分散于水中，调节pH至6.5
‑
8.5，然后加入苯乙烯类单体和丙烯酸类单体的混合单体混合乳化制备后聚乳液；前聚乳液中加入交联剂1、引发剂1，分散均匀后进行反应；然后滴加后聚乳液，加入交联剂2、引发剂2，分散均匀后继续反应，经干燥、粉碎得到封堵防塌剂。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的在于提供一种性能良好的聚合物纳米封堵剂。
[0008]本专利技术的另一个目的是提供该聚合物纳米封堵剂的具体制备方式。
[0009]为实现目的，本专利技术提供了一种性能良好的聚合物纳米封堵剂及其制备方法。由以下质量百分比原材料制备而成：以去离子水的质量为100％计算，膨润土4％
‑
5％；碳酸钠0.2％
‑
0.25％；氯化钠8％
‑
35％；纳米二氧化钛聚合物1％
‑
2.5％。
[0010]根据本专利技术一些具体实施方案，包括如下步骤：
[0011]S1：将一定量的硅烷偶联剂KH570加入去离子水和无水乙醇混合溶液(体积比为1:9)中，搅拌均匀后静置2h；
[0012]S2：水中一定配比的纳米二氧化钛，在800w超声粉碎功率下分散20min；
[0013]S3：将硅烷偶联剂水溶液与分散均匀的纳米二氧化钛倒入三口烧瓶，放入磁力搅拌锅中反应一定时间；
[0014]S4：产物离心分离(8000rpm，20min)，去离子水洗涤2次，最后于75℃真空干燥至恒重，得到改性纳米二氧化钛；
[0015]S5：将单体(AMPS,DMDAAC,ACMO)加入去离子水中，以最佳摩尔比AMPS：DMDAAC：ACMO＝4:2:2混合并搅拌至完全溶解；
[0016]S6：将S5配制的单体溶液用NaOH调节pH值至7
‑
8，后将S4制备得改性纳米二氧化钛倒入单体溶液中，超声分散20min；
[0017]S7：在高纯度氮气气氛下连续搅拌0.5h，形成无氧反应环境。用恒温油浴将反应器从室温加热至70℃，加入偶氮咪类引发剂V50作为引发剂(0.4wt％)，在70℃下反应4h，得到凝胶样产物；
[0018]S8：凝胶状的产品被放入75℃的烘箱中干燥以去除水分。最后的产品被粉碎机粉碎。
[0019]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，纳米级二氧化钛直径在100纳米以下，对纳米裂缝的封堵起一定的作用。具有抗线、抗菌、自洁净、抗老化性能，可以起到环保封堵的效果。碳酸钠作用机理是利用离子间作用所造成的交换与沉淀将钙土转化为钠土。该反应将黏土水化分散性能变的更为优良，配置成功的水基钻井液滤失量更低，提升切力同时粘度微量增大。到要考虑加量问题，过多会导致黏土颗粒发生聚结效应，导致性能破坏。因此加入膨润土加量的4％属于合适范畴。氯化钠起抑制作用。
[0020]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，纳米二氧化钛被硅烷偶联剂进行表面改性的目的是增强纳米粒子的水中分散性，在纳米TiO2粒子上增加基团，使之表面可以进行原位聚合反应形成聚合物包覆层，使得纳米TiO2表面的电荷密度降低，增加粒子间距，从而抑制粒子的团聚，提升纳米TiO2在聚合物基体中分散性，并且单体浓度影响粒子分布。
[0021]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，磺酸基团和吗啉基团具有良好的水化作用，产物与膨润土颗粒相互作用，吸附游离水，一定程度上减缓滤液的流失。
[0022]综上，本专利技术致力于提供一种性能良好的纳米聚合物封堵剂及其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种性能良好的纳米聚合物封堵剂的制备方法，包括如下步骤：S1：将一定量的硅烷偶联剂KH570加入去离子水和无水乙醇混合溶液(比例为1:9)中，搅拌均匀后静置2h；S2：加入一定配比的纳米二氧化钛，在800w超声粉碎功率下分散20min；S3：将硅烷偶联剂水溶液与分散均匀的纳米二氧化钛倒入三口烧瓶，放入磁力搅拌锅中反应一定时间；S4：产物离心分离(8000rpm，20min)，去离子水洗涤2次，最后于75℃真空干燥至恒重，得到改性纳米二氧化钛；S5：将单体(AMPS,DMDAAC,ACMO)加入去离子水中，以最佳摩尔比4:2:2搅拌至完全溶解；S6：将S5配制的单体溶液用NaOH调节pH值至7
‑
8，后将S4制备得改性纳米二氧化钛倒入单体溶液中，超声分散20min；S7：在高纯度氮气气氛下连续搅拌0.5h，形成无氧反应环境。用恒温油浴将反应器从室温加热至70℃，加入偶氮咪类引发剂V50作为引发剂(0.4wt％)，在70℃下反应4h，得到凝胶样产物；S8：凝胶状的产品被放入75℃的烘箱中干燥以去除水分。最后的产品被粉碎机粉碎；；S9：将10％的NaCl加入配置好的基浆，搅拌均匀后，加入一定量的聚合物。老化条件为180℃老化16h，60℃测试流变性能。2.根据权利要求1所述的一种性能良好的纳米聚合物封堵剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中的去离子水和无水乙醇的混合溶液pH值需要调节到3
‑
4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方，刘欣宇，叶博，林郑文，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：