【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋页岩地层防漏堵漏，具体涉及一种海水基钻井液用纳米线型堵漏剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、勘探开发深海页岩气资源过程中维持井壁稳定离不开钻井与钻井液。维持井内压力大于地层孔隙压力(但不高于破裂压力)是海洋钻井较合理的安全开采方式。在此条件下，水基钻井液不可避免地会侵入岩石孔隙。而要解决这些问题，就需要在维持井壁稳定的同时尽可能地降低钻井液侵入程度。页岩具有纳米孔隙，常规尺寸防漏堵漏材料无法完成更小尺度的封堵。深海页岩气开发过程中，海水低温是无法回避的技术难题。加入纳米尺度球型防漏堵漏材料封堵岩石孔隙是增强井壁稳定性的有效方法之一。但是，线型材料具有高长径比优势，线型材料容易形成网状结构从而形成更优质的堵漏效果。
2、中国专利文献cn114719194a公布了磁性纳米球形材料，该材料能改善页岩油的防蜡沉积效果。中国专利文献cn106634878a公布了钻井液添加剂组合物，能起到高压条件下的随钻堵漏效果，但是其堵漏效果来自于添加剂的组合效果，并非单一材料能够完成。中国专利文献cn109810678a公布了一种泥页岩地层封堵剂，该材料能够起到良好的页岩封堵效果，但是只能在高温条件下应用。上述堵漏材料均非纳米尺度的线型材料，且无法在低温和高温双重条件下保持封堵特性和钻井液流变稳定性。
3、针对海洋页岩地层防漏堵漏，亟需研发一种海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，为深海战略中海洋能源开发提供技术支撑。
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中存在的问题，本专
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供了一种海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，包括如下重量份的原料：第一缓冲剂2～5份、第二缓冲剂3～7份、催化剂1～5份、增强剂7～10份、氧化剂24～30份、调节剂35～55份、终止剂12～20份、水100份；
4、所述第一缓冲剂为碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁、氧化铁中的一种或多种；
5、所述第二缓冲剂为碳酸氢钠、三氧化二铝、氯化镁中的一种或多种；
6、所述催化剂为二氧化锰、酒石酸、溴化钠、钛白粉、氧化铜中的一种或多种；
7、所述增强剂为硅藻土、蒙脱石土、聚乙烯、植物粉末、酚醛胺环氧树脂中的一种或多种；
8、所述氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸、次氯酸钠、过硫酸铵中的一种或多种；
9、所述调节剂为盐酸、稀硫酸、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁中的一种或多种；
10、终止剂为苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、无水乙醇、四甲氧基硅烷中的一种或多种。
11、进一步，所述氧化剂为次氯酸钠，所述次氯酸钠按照下述方法制备得到：
12、通过电导率滴定的方法测量羧基含量从而确定最优次氯酸钠。称取1份绝干量的待测样品，加入蒸馏水和15份ml 0.01m的nacl溶液，用磁力搅拌器将此混合液充分搅拌均匀，然后加入0.1m hci调节混合液的ph值2.5～3.0，磁力搅拌1h，保证盐基的酸化。随后用0.04m naoh溶液以0.1ml/min的速度滴定，利用电导率仪监测反应过程中混合液的电导率，滴定至溶液的ph值至11停止滴定。
13、进一步，所述第一缓冲剂与第二缓冲剂的质量比为1:1.6～2.0。
14、进一步，所述第一缓冲剂与第二缓冲剂在溶液中的总浓度为0.09～0.11mol/l，第一缓冲剂与第二缓冲剂之间比例以及浓度会影响海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的产率。此时，海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的产率在92％以上。
15、进一步，所述增强剂平均粒径为25～100μm。
16、进一步，添加调节剂调整体系ph为10.4～10.8。
17、第二方面，本专利技术提供了上述海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的制备方法，包括如下步骤：
18、s1.按重量份称取原料，将第一缓冲剂和第二缓冲剂溶于水，搅拌均匀，得到混合物a；
19、s2.保持搅拌，向所得混合物a中加入催化剂和增强剂，搅拌分散均匀，得到混合物b；
20、s3.将氧化剂加入混合物b中，并添加调节剂反应一定时间，反应过程中匀速搅拌，添加终止剂结束反应，将得到的混悬液离心并将沉淀物冷冻干燥得到所述海水基钻井液用纳米线型堵漏剂。
21、进一步，步骤s1中搅拌速度为100～500r/min，搅拌时间为30～60s。
22、进一步，步骤s2中搅拌条件为100～200r/min，搅拌温度30～50℃。
23、进一步，步骤s3中反应温度为30～40℃，反应时间为4～4.5h，搅拌速度为30～40r/min。
24、进一步，步骤s3中，离心条件为2000～2500r/min，离心时间20～30min。
25、第三方面，本专利技术提供了上述海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的应用，其应用于海洋页岩地层钻井过程中的钻井液防漏堵漏；所述海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的添加量为20～60g/l。
26、本专利技术的有益效果是：
27、1、本专利技术的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂是以特定比例的第一缓冲剂、第二缓冲剂、催化剂、增强剂、氧化剂、调节剂和终止剂为原料制得的一种复合纳米尺度线型封堵材料，氧化剂将增强剂的羟基转变羧基，增强体系负电荷，并稳定分散于盐水中。调节剂主要功能为调节体系ph值保证产物合成率。此外，氧化剂将第一缓冲剂转换为一种五水合物形式的无机化合物，超量会导致中间产物合成失败。第一缓冲剂与第二缓冲剂提供适量的金属阳离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子，保证反应可在温和的条件下足量进行。终止剂目的为促进反应终止，适量添加可保证合成产物的纯度。具备在低温和高温交替条件下保持良好形貌和良好强度、弹性的能力，适用于海洋环境下页岩地层的防漏堵漏，尤其是深海环境。本专利技术中需要控制上述原料比例在本专利技术范围之内，第一缓冲剂、第二缓冲剂、催化剂、增强剂、氧化剂、调节剂和终止剂的比例过高或过低，均会降低堵漏剂的性能。
28、2、本专利技术的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂具有较高的温度适应性和韧性，且尺寸可控在纳米尺度。在压差作用下，该堵漏材料在页岩井壁周围能够形成有效沉积，从而阻滞水分的侵入。
29、3、本专利技术的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂对现有的钻探流体的适配性好，高温和低温交替条件下添加上述堵漏剂能保证钻井液体系流变稳定性。
30、4、本专利技术的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂合成简单、快捷，是环境友好型材料，无毒性，符合海洋钻探对环境保护的严格要求。
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1.一种海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：第一缓冲剂2～5份、第二缓冲剂3～7份、催化剂1～5份、增强剂7～10份、氧化剂24～30份、调节剂35～55份、终止剂12～20份、水100份；
2.根据权利要求1所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，所述第一缓冲剂与第二缓冲剂的质量比为1:1.6～2.0。
3.根据权利要求1所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，所述第一缓冲剂与第二缓冲剂在溶液中的总浓度为0.09～0.11mol/L。
4.根据权利要求1～3任一项所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，所述增强剂平均粒径为25～100μm。
5.根据权利要求1～3任一项所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，添加调节剂调整体系pH为10.4～10.8。
6.权利要求1～5任一项所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中搅拌条件为10
8.根据权利要求6所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，反应温度为30～40℃，反应时间为4～4.5h，搅拌速度为30～40r/min。
9.根据权利要求7所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，离心条件为2000～2500r/min，离心时间20～30min。
10.权利要求1～5任一项所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的应用，其特征在于，应用于海洋页岩地层钻井过程中的钻井液防漏堵漏；所述海水基钻井液用纳米线型堵漏剂的添加量为20～60g/L。
...【技术特征摘要】
1.一种海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：第一缓冲剂2～5份、第二缓冲剂3～7份、催化剂1～5份、增强剂7～10份、氧化剂24～30份、调节剂35～55份、终止剂12～20份、水100份；
2.根据权利要求1所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，所述第一缓冲剂与第二缓冲剂的质量比为1:1.6～2.0。
3.根据权利要求1所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，所述第一缓冲剂与第二缓冲剂在溶液中的总浓度为0.09～0.11mol/l。
4.根据权利要求1～3任一项所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，所述增强剂平均粒径为25～100μm。
5.根据权利要求1～3任一项所述的海水基钻井液用纳米线型堵漏剂，其特征在于，添加调节剂调整体系ph为10.4～10.8。
6.权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨现禹，蒋国盛，蔡记华，郭亦康，刘长晔，薛曼，梁梦佳，侯继武，代凡斐，胡豪飞，韩子辰，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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