一种改性二维层状MnFe-LDH有机-无机纳米封堵剂的制备方法

本发明涉及石油与天然气，具体涉及一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的制备方法。

背景技术：

1、页岩气作为一种相对洁净的资源，其勘探开发已经取得了重大突破。然而，由于页岩储层微-纳米级孔、缝发育，钻井液在钻进过程中易浸入地层深部，减弱井壁结构力，造成井壁力学失稳问题。目前，现场施工通常应用的纳米封堵材料多为刚性封堵剂，而未改性的刚性封堵剂易在钻井液中发生团聚，且易在钻井液的冲刷下脱落，难以对纳米孔缝形成致密封堵层。因此，需要优选适用于页岩纳米孔隙的油基钻井液的专用封堵材料，在井壁形成致密的封堵层，提高井壁稳定性能。

2、cn111234785a公开了一种水基钻井液用纳米封堵剂及其制备方法以及水基钻井液，将片状氮化碳粉末与水或有机溶液按质量体积比制得片状纳米封堵剂，加入到钻井液中，达到封堵效果。cn114350330a公开了一种高强度强吸附封堵剂及油基钻井液，采用纳米氮化硅作为球型刚性材料，得到了粒径为103～820nm之间的纳米封堵剂，其加量为2％时，封堵率为83.71％。但未改性的片状纳米材料比表面积大，容易发生团聚，封堵效果不明显。且粒径较大的封堵材料对纳米孔隙的封堵效果不理想，容易使钻井液浸入地层，造成井壁强度降低，引发井塌、卡钻、遇阻等严重井下复杂事故。mnfe-ldh为纳米层状结构，独特的原子结构使其具有微观片层尺寸小、比表面积高等优势，能够较好的粘附于页岩纳米孔隙表面，形成致密的封堵层。对mnfe-ldh进行改性制备出纳米级别的封堵材料，使其能够对页岩纳米孔缝进行有效封堵。在mnfe-ldh表面接枝长链碳链和酯基官能团使其能够均匀分散在油基钻井液中，同时接枝苯环加强mnfe-ldh表面聚合物在地层的抗温性能，使得在地层温度压力下能够保持封堵层稳定。

技术实现思路

1、针对目前常规封堵剂无法有效封堵页岩中的纳米孔缝而导致的井壁失稳问题，本发明的目的在于针对纳米孔隙的页岩地层封堵的缺陷，提供了一种具良好封堵性能的封堵剂。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，所述一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的原料为二维层状mnfe-ldh，3-氨丙基三乙氧基硅烷，1,4-丁内酯，丙烯酸-2-羟乙基酯，异氰酸苯乙酯，采用如下步骤制备而成：

3、s1、在100～105℃条件下，将2～4g的二维层状mnfe-ldh加热10～12h，达到无水反应条件，将含有0.027～0.072摩尔的3-氨丙基三乙氧基硅烷的100～150ml无水甲苯加入至二维层状mnfe-ldh中，在氮气的保护下，60～70℃反应18～24h，反应结束后离心分离，用甲苯洗涤3次，冷冻干燥，得到化合物a；

4、s2、将0.075～0.100摩尔的丙烯酸-2-羟乙基酯加入60～80ml甲苯中，共沸蒸馏干燥，在0℃下，依次加入0.225～0.500摩尔的1,4-丁内酯、250～550ml含有氯化氢-乙醚溶液的二氯甲烷，反应2.5～4h，反应结束后，将反应物至于冷庚烷中，过滤沉淀的产物，50～70℃真空干燥4～6h，得到化合物b；

5、s3、将0.050～0.075摩尔的步骤s2所得化合物b、0.050～0.090摩尔的异氰酸苯乙酯依次加入至180～200ml三氯甲烷中，再加入0.5～1.0ml月桂酸二丁基锡催化剂，在40～45℃条件下反应20～24h，反应结束后离心分离，用乙醇洗涤3次，50～70℃真空干燥4～6h，得到化合物c；

6、s4、将2～4g的步骤s1所得化合物a、0.012～0.030摩尔的步骤s3所得化合物c依次加入至100～150ml甲醇中，在20～30℃下反应40～48h，反应结束后离心分离，用甲醇洗涤3次，50～70℃真空干燥4～6h，得到改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂。

7、所述的一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸-2-羟乙基酯与1,4-丁内酯的比重为1：3～5；化合物b与异氰酸苯乙酯的比重为1：1～1.2。

8、所述一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂为油基钻井液用封堵剂。

9、所述的一种油基钻井液，其特征在于，所述油基钻井液包括以下组分：基础油5#白油，浓度为20％的cacl2盐水，氧化钙，有机土hw gel-3，主乳化剂ome，辅乳化剂为fr-180，润湿剂mowet，降滤失剂氧化沥青，超细碳酸钙，权利要求1所述的改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂，重晶石。

10、所述的一种油基钻井液，其特征在于，所述5#白油的加量为70.0～90.0重量份，所述浓度为20％cacl2盐水的加量为10.0～30.0重量份，所述氧化钙的加量为1.0～1.5重量份，所述有机土hw gel-3的加量为3.0～4.0重量份，所述主乳化剂ome的加量为1.5～2.0重量份，所述辅乳化剂fr-180的加量为0.5～1.0重量份，所述润湿剂mowet的加量为1.0～2.0重量份，所述降滤失剂氧化沥青的加量为3.0～4.0重量份，所述超细碳酸钙的加量为2.0～5.0重量份，所述改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的加量为0.25～1.00重量份，所述重晶石加量为若干重量份，所述有机土、主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂和降滤失剂均来自商业化公司。

11、所述的油基钻井液，其特征在于，所述油基钻井液的ph为8.5-10.0。

12、所述的油基钻井液，其特征在于，所述油基钻井液用重晶石将密度调节为0.95～2.40g/cm3。

13、本发明有益效果如下：

14、1、本发明所制备的一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的粒径分布在110.2～352.8nm之间，能够有效的对页岩地层中的纳米孔缝进行封堵；

15、2、本发明所制备的一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的结构中的氨基甲酸酯基团、酯基、碳链可以增强二维层状mnfe-ldh在油相中的分散性，增强纳米封堵剂的封堵性能；

16、3、本发明制备的一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂可直接添加到油基钻井液中，对钻井液流变性能影响较小，能够有效封堵页岩地层纳米孔缝。

技术特征：

1.一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，所述一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的原料为二维层状mnfe-ldh、3-氨丙基三乙氧基硅烷、1,4-丁内酯、丙烯酸-2-羟乙基酯和异氰酸苯乙酯，采用如下步骤制备而成：

2.根据权利要求1所述的一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸-2-羟乙基酯与1,4-丁内酯的比重为1：3～5；化合物b与异氰酸苯乙酯的比重为1：1～1.2。

3.根据权利要求1所述的一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂，其特征在于，所述一种改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂为油基钻井液用封堵剂。

4.根据权利要求3所述的一种油基钻井液，其特征在于，所述油基钻井液包括以下组分：基础油5#白油，浓度为20％的cacl2盐水，氧化钙，有机土hw gel-3，主乳化剂ome，辅乳化剂为fr-180，润湿剂mowet，降滤失剂氧化沥青，超细碳酸钙，权利要求1所述的改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂，重晶石。

5.根据权利要4所述的一种油基钻井液，其特征在于，所述5#白油的加量为70.0～90.0重量份，所述浓度为20％cacl2盐水的加量为10.0～30.0重量份，所述氧化钙的加量为1.0～1.5重量份，所述有机土hw gel-3的加量为3.0～4.0重量份，所述主乳化剂ome的加量为1.5～2.0重量份，所述辅乳化剂fr-180的加量为0.5～1.0重量份，所述润湿剂mowet的加量为1.0～2.0重量份，所述降滤失剂氧化沥青的加量为3.0～4.0重量份，所述超细碳酸钙的加量为2.0～5.0重量份，所述改性二维层状mnfe-ldh有机-无机纳米封堵剂的加量为0.25～1.00重量份，所述重晶石加量为若干重量份，所述有机土、主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂和降滤失剂均来自商业化公司。

6.根据权利要求4所述的油基钻井液，其特征在于，所述油基钻井液的ph为8.5～10.0。

7.根据权利要求4所述的油基钻井液，其特征在于，所述油基钻井液用重晶石将密度调节为0.95～2.40g/cm3。

技术总结本发明公开了一种改性二维层状MnFe‑LDH有机‑无机纳米封堵剂的制备方法，属于油气田钻井技术领域。改性二维层状MnFe‑LDH有机‑无机纳米封堵剂的原料为二维层状MnFe‑LDH、3‑氨丙基三乙氧基硅烷、1,4‑丁内酯、丙烯酸‑2‑羟乙基酯和异氰酸苯乙酯。本发明提供的改性二维层状MnFe‑LDH有机‑无机纳米封堵剂，其粒径在110.2～352.8nm之间。该封堵剂可直接加入油基钻井液中，对钻井液的流变性能影响较小。与未加封堵剂的钻井液相比，加入改性二维层状MnFe‑LDH有机‑无机纳米封堵剂的油基钻井液对露头岩心的封堵性能有显著提升，岩心封堵率随着封堵剂的加量增加而增加，当加量为0.75％时，封堵率为92.73％。改性二维层状MnFe‑LDH有机‑无机纳米封堵剂具有原料易得，合成方法可靠的特点。技术研发人员：谢刚,夏绿,白杨,张琳琳,付丽,汪若兰受保护的技术使用者：西南石油大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16