一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂及其制备方法

本发明涉及水基钻井液添加剂，特别是指一种具有优异抗盐和耐高温性能的水基钻井液降滤失剂。

背景技术：

1、在石油和天然气的钻探过程中，水基钻井液是常用的钻井介质。然而，现有的水基钻井液降滤失剂在高盐度和高温环境下性能受限，难以满足深井和高温井的钻探需求。因此，开发一种既环保又高效的降滤失剂具有重要的实际意义。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明技术方案如下：

3、第一方面， 本发明提供了一种用于钻井液的降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、先将改性纳米二氧化硅分散在去离子水中，形成均匀的悬浮液，向悬浮液中加入丙烯酸钠、萘二烯、2-烯基苯磺酰氯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯（pegdma），以及适量的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺（mbaa）与过氧化二异丙苯（dcp）混合物（1：1）作为交联剂；

5、s2、在氮气保护下，向混合液中加入3~5mol/l碳酸氢钠溶液，调节ph至7~9，将混合液倒入三颈烧瓶内，并置于水浴反应锅上，通入40 min氮气置换反应气氛；

6、s3、加热至80~120℃，加入过硫酸铵作为引发剂，启动聚合反应，保持反应温度和条件6~12小时，直至获得预期的聚合程度；

7、s4、将淡黄色胶状聚合产物用乙二醇反复提纯，去除未反应的单体和催化剂，通过过滤或离心分离出聚合产物，并在真空干燥箱中干燥至恒重，粉碎过筛，即得一种用于钻井液的降滤失剂；

8、s5、再用乙醇将产物清洗5~6遍，去除产物中的乙二醇，通过过滤或离心分离出聚合产物，并在真空干燥箱中干燥至恒重。

9、优选的是，步骤s1中，所述改性纳米二氧化硅是通过在二氧化硅表面引入亲水基团改性得到的。

10、优选的是，步骤s1中，所述改性纳米二氧化硅的加入量为去离子水总体积的0.1%~1%。

11、优选的是，步骤s1中，所述聚合反应中单体的总质量与改性纳米二氧化硅的质量比为（10~50）：1。

12、优选的是，步骤s1中，所述交联剂的加入量为单体总质量的0.5%~5%

13、优选的是，步骤s1中，2-烯基苯磺酰氯、丙烯酸钠、萘二烯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯（pegdma）的质量比为2：(4~6)：(3~5)：(6~8)。

14、优选的是，步骤s3中，所述聚合反应中使用的过硫酸铵作为引发剂的加入量为单体总质量的0.05%~1%

15、优选的是，步骤s3中，所述引发剂为过氧化氢；所述引发剂加量为丙烯酸钠、丙烯二烯基单体、2-烯基苯磺酰氯、甲基丙烯酸盐单体总质量的0.2%~0.3%。

16、优选的是，步骤s4中，所述聚合产物的干燥条件为在60~80℃的真空干燥箱中干燥至恒重。

17、优选的是，步骤s4中，所述干燥条件为在80~90℃下烘干至含水量低于5%；所述过筛目数为100~300目。

18、第二方面，本发明提供了一种用于钻井液的降滤失剂，采用第一方面所述的制备方法制得。

19、本发明的降滤失剂在合成方法上具有显著的创新性，主要体现在以下几个方面：首先，通过引入改性纳米二氧化硅作为增强材料，我们显著提升了降滤失剂的热稳定性和机械性能；其次，本发明采用了一种特殊的单体组合，包括丙烯酸钠、丙烯二烯基单体、2-烯基苯磺酰氯和甲基丙烯酸盐单体，这一组合赋予了产品独特的化学和物理特性；此外，我们选用了环保型交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺与过氧化二异丙苯的混合物，这不仅提高了产品的环境兼容性，也增强了操作的安全性；在聚合反应中，通过在80~120℃的温度范围内进行反应，并在氮气保护下进行，确保了聚合效率和产物的一致性；聚合完成后，采用乙二醇和乙醇进行多步骤提纯和清洗，有效去除了未反应的单体和催化剂，进一步提高了降滤失剂的纯度和性能；最后，本发明的降滤失剂特别设计用于在高盐度和高温条件下保持性能，满足了深井和高温钻井环境的需求。这些创新点共同作用，使得本发明的降滤失剂在提高钻井液性能方面具有显著的优势。

20、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

21、（1）更好的热稳定性，适用于高温钻井环境；

22、（2）增强的抗盐性能，可在高盐环境下保持稳定；

23、（3）优良的降滤失效果，提高钻井液携带能力；

24、（4）环境友好，生物降解性好。

技术特征：

1.一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述改性纳米二氧化硅是通过在二氧化硅表面引入亲水基团改性得到的。

3.根据权利要求1所述的一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述改性纳米二氧化硅的加入量为去离子水总体积的0.1%~1%。

4.根据权利要求1所述的一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述聚合反应中单体的总质量与改性纳米二氧化硅的质量比为（10~50）：1。

5.根据权利要求1所述的一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述交联剂的加入量为单体总质量的0.5%~5%。

6.根据权利要求1所述的一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，2-烯基苯磺酰氯、丙烯酸钠、萘二烯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯（pegdma）的质量比为2：(4~6)：(3~5)：(6~8)。

7.根据权利要求1所述的一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述聚合反应中使用的过硫酸铵作为引发剂的加入量为单体总质量的0.05%~1%。

8.根据权利要求1所述的一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述聚合产物的干燥条件为在60~80℃的真空干燥箱中干燥至恒重。

9.根据权利要求1所述的一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述干燥条件为在80~90℃下烘干至含水量低于5%；所述过筛目数为100~300目。

10.一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂，其特征在于，采用如权利要求1-9任意一项所述的制备方法制得。

技术总结本发明公开了一种纳米改性抗盐抗高温水基钻井液降滤失剂及其制备方法，旨在解决现有降滤失剂在高盐度和高温环境下性能受限的问题。该降滤失剂通过改性纳米二氧化硅增强，采用特殊单体组合和环保交联剂，通过聚合反应制备而成。产品具有优异的热稳定性和抗盐性能，适用于深井和高温钻井环境。制备过程中，通过多步骤提纯和清洗，确保了产品的高纯度和优良性能。本发明的降滤失剂不仅提高了钻井液的携带能力，而且具有环境友好和生物降解性好的特点。技术研发人员：白杨,胡璟嵩,孙金声,罗平亚,王韧,谢刚,李文哲,代锋,黄丹超,刘鹭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：2024/8/1