正电性有机-无机复合材料及制备方法和应用与流程

本发明涉及油田钻进，具体涉及一种正电性有机-无机复合材料及制备方法和应用。

背景技术：

1、页岩中含有大量的膨润土矿物与硬脆性矿物，在页岩油气资源勘探开发过程中，使用水基钻井液会遇到一些严峻的挑战，特别是页岩中的粘土矿物与钻井液相遇后易水化膨胀，继而导致井壁失稳坍塌。常用的聚醚胺抑制剂具有抗温能力不足的缺点。

2、层状双金属氢氧化物是一种无机层状材料，层板带正电，可以与粘土矿物中带负电的蒙脱土片层发生静电作用，充分分散的层状双金属氢氧化物层板可吸附在蒙脱土片层表面，抑制蒙脱土片层的水化分散，起到抑制粘土水化膨胀作用。层状双金属氢氧化物与阳离子单体原位聚合，可以得到正电性的有机-无机复合物，抗温能力得到明显提高，具有在高温地层应用的潜能。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的钻井液抑制剂抗温能力不足的问题，提供一种正电性有机-无机复合材料及制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种正电性有机-无机复合材料，所述复合材料包含聚合物和改性双金属氢氧化物，其中，所述改性双金属氢氧化物为含有式(1)所示的有机阴离子作为插层的层状双金属氢氧化物，其中，所述聚合物包含式(2)所示的结构单元a、式(3)所示的结构单元b，

3、ho-r1-so3-式(1)，

4、其中，r1选自c1-c6的直链或支链亚烷基，r2、r3、r4、r5、r6、r7和r8各自独立地为氢或c1-c10的直链或支链烷基；

5、其中，所述层状双金属氢氧化物选自镁铝型层状双金属氢氧化物。

6、本发明第二方面提供一种正电性有机-无机复合材料的制备方法，其中，制备方法包括：

7、(1)将mg源、al源、沉淀剂和硝酸盐混合进行老化反应，得到硝酸根插层的层状双金属氢氧化物；

8、(2)将式(4)所示的羟基磺酸类有机物、所述硝酸根插层的层状双金属氢氧化物与甲醇混合，得到中间粒子；

9、(3)将所述中间粒子与水混合，并经超声分散得到含改性层状双金属氢氧化物的水分散液；

10、(4)将所述水分散液与式(5)所示的单体a、式(6)所示的单体b、引发剂混合，并进行聚合反应，得到正电性有机-无机复合材料，

11、ho-r1-so3m式(4)，

12、其中，r1选自c1-c6的直链或支链亚烷基，r2、r3、r4、r5、r6、r7和r8各自独立地为氢或c1-c10的直链或支链烷基，m为钠和/或钾。

13、本发明第三方面提供一种所述的制备方法得到的复合材料。

14、本发明第四方面提供所述的复合材料作为钻井液抑制剂的应用。

15、通过上述技术方案，本发明制备的正电性有机-无机复合材料用作钻井液页岩抑制剂，具有环保、高效、抗高温的特点，可有效抑制膨润土分散造浆，能应用于较高温度的地层。

技术特征：

1.一种正电性有机-无机复合材料，其特征在于，所述复合材料包含聚合物和改性双金属氢氧化物，其中，所述改性双金属氢氧化物为含有式(1)所示的有机阴离子作为插层的层状双金属氢氧化物，其中，所述聚合物包含式(2)所示的结构单元a、式(3)所示的结构单元b，

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述改性双金属氢氧化物和所述聚合物的重量比为1:10-40；

3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述结构单元a和结构单元b的重量比为1:10-20；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的zeta电位为30-40mv。

5.一种正电性有机-无机复合材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述mg源选自氯化镁和/或硝酸镁；

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述聚合反应的温度为0-30℃，所述聚合反应的时间为2-8h；

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述水为100重量份，所述mg源为5-20重量份，所述al源为5-20重量份，所述沉淀剂为0.5-5重量份，所述硝酸盐为5-20重量份，所述羟基磺酸类有机物为1-10重量份，所述单体a为1-5重量份，所述单体b为5-30重量份，所述引发剂为0.02-0.2重量份；

9.一种权利要求5-8中任意一项所述的制备方法得到的复合材料。

10.根据权利要求1-4和9任意一项所述的复合材料作为钻井液抑制剂的应用。

技术总结本发明涉及油田钻井技术领域，公开了一种正电性有机‑无机复合材料及制备方法和应用，所述复合材料包含聚合物和改性双金属氢氧化物，其中，所述改性双金属氢氧化物为含有式(1)所示的有机阴离子作为插层的层状双金属氢氧化物，其中，所述聚合物包含式(2)所示的结构单元a、式(3)所示的结构单元b，HO‑R1‑SO3‑式(1)，其中，R1选自C1‑C6的直链或支链亚烷基，R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8各自独立地为氢或C1‑C10的直链或支链烷基；其中，所述层状双金属氢氧化物选自镁铝型层状双金属氢氧化物。本发明制备的正电性有机‑无机复合材料用作钻井液页岩抑制剂，具有环保、高效、抗高温的特点，可有效抑制膨润土分散造浆，能应用于较高温度的地层。技术研发人员：金军斌,胡子乔,高书阳,李涛,韩子轩,张亚云受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9