CN103320100A - 一种磁性纳米封堵剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钻井液用磁性纳米封堵剂及其制备方法。它的制备过程是将磁性纳米粒子加入分散介质中，接着加入表面修饰分子，混合均匀后，加热反应一定时间，然后过滤、干燥，即得磁性纳米封堵剂。本发明的优点在于，磁性纳米封堵剂的制备方法简单，工艺成本低，易于工业化生产；所制备的纳米封堵剂，粒径小，能够对微小孔隙、微裂缝地层，特别是泥页岩地层进行有效封堵；纳米封堵剂具有磁场响应性，在钻井过程中，可以对特定地层进行选择性封堵，提高封堵效率。该磁性纳米封堵剂加入钻井液中，可明显提高钻井液的综合性能，用于微小孔隙、微裂缝地层，泥页岩地层的钻井时，取得较好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井液用磁性纳米封堵剂及其制备方法，属于油气田纳米材料领域。
背景技术
在钻井过程中，钻井液中的流体、固体颗粒和其它添加剂向地层中漏失，会对地层造成伤害，往往导致井壁不稳等问题。如果是在油气层，还会污染油气储层，甚至堵塞储层孔隙，降低储层渗透率。为了防止钻井液中的流体、固体颗粒和其它添加剂向地层漏失，有效的方法是在钻井液中加入封堵剂，在钻井过程中对井壁岩石的孔隙进行有效封堵，进而降低甚至消除钻井液向地层的漏失。
目前，常用的封堵材料，颗粒较大，对孔隙较大的地层能够有效封堵，但对于微小孔隙、微裂缝地层，特别是泥页岩地层，难以实现有效封堵。泥页岩地层是所有地层中孔隙最小的地层，孔径尺寸大约在纳米尺度。因此，要对微孔隙地层，泥页岩地层进行有效封堵，钻井液中必须添加纳米尺寸的封堵剂，提高封堵剂与地层孔径尺寸的配伍性，才能实现高效封堵。本发明提出利用表面修饰后的磁性纳米粒子作为封堵剂，加入钻井液中，用于微小孔隙、微裂缝地层，特别是泥页岩地层的封堵，相应研究结果也表明该纳米封堵剂具有良好的封堵性能，能够取得明显的封堵效果。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种对微小孔隙、微裂缝地层，泥页岩地层具有高效封堵性能的磁性纳米封堵剂，本发明的另一个目的是提供这种磁性纳米封堵剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
本发明所述的一种磁性纳米封堵剂的制备工艺方法是，将磁性纳米粒子加入分散介质中，接着加入表面修饰分子，混合均匀后，在40-90℃，反应1-8小时，然后过滤，所得产物在60-80℃干燥4-10小时，即制得磁性纳米粒子封堵剂。
本发明所述的磁性纳米粒子的粒径在1-100纳米之间，并且具有超顺磁性。
本发明所述的磁性纳米粒子的通过化学法来制备，优选化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、热分解法、微乳液法等方法中的一种或几种。
本发明所述的分散介质选自水或有机溶剂，优选水、丁烷、正己烷、正辛烷、乙醇、异丙醇、丁醇、正辛醇、丙酮、丁酮、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
本发明所述的表面修饰分子选自有机小分子或有机高分子化合物，优选十二烷基三甲基溴化铵、四辛基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、油酸钠、油酸、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或几种。
本发明的优点是：
（1）纳米封堵剂制备方法简单，工艺成本低，容易实现工业化生产。
（2）纳米粒子的粒径小，可以实现对微小孔隙地层，裂缝发育地层，特别是泥页岩地层的高效封堵，能够有效提高泥页岩地层钻井过程中的井壁稳定性能。
（3）纳米粒子具有磁场响应特性，在钻井过程中，通过调控磁场的位置可以选择性对特定地层进行致密封堵，因此既可以降低封堵剂对储层的伤害，又可以减少封堵剂的用量，降低成本。
（4）磁性纳米封堵剂具有超顺磁性，加入钻井液后，在没有外界磁场时，几乎没有磁性，因此纳米粒子在流动过程中，所受影响较小，不易团聚，稳定性好。而施加外界磁场后，纳米粒子才会在特定地层聚集，对地层微小孔隙的实现致密封堵，因此该纳米封堵剂的加入对钻井液的性能影响较小，特别是对钻井液的流变性几乎没有影响。
具体实施方式
下面结合实施例来描述本发明的具体实施方式，但本发明不只局限于以下实施例。
实施例1
通过化学共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米粒子，取4.5克分散于50mL水中，在强烈搅拌下加油酸钠0.8克，升温到60℃，反应4小时，然后将反应体系过滤，产物在70℃干燥6小时，即制得磁性纳米封堵剂。
实施例2
通过热分解法制备Fe2O3磁性纳米粒子，取6.8克分散于65mL二氯甲烷中，在强烈搅拌下加聚乙二醇1.2克，升温到50℃，反应6小时，然后将反应体系过滤，产物在80℃干燥5小时，即制得磁性纳米封堵剂。
实施例3
通过化学共沉淀法制备Fe2O3磁性纳米粒子，取5.2克分散于50mL乙醇中，在强烈搅拌下加聚丙烯酸钠1.0克，升温到70℃，反应4小时，然后将反应体系过滤，产物在70℃干燥6小时，即制得磁性纳米封堵剂。
Claims (5)
1.一种磁性纳米封堵剂及其制备方法，其特征在于其制备方法是，将磁性纳米粒子加入分散介质中，接着加入表面修饰分子，混合均匀后，在40-90℃，反应1-8小时，然后过滤，产物在60-80℃干燥4-10小时，即制得磁性纳米粒子封堵剂。
2.根据权利要求1所述的一种磁性纳米封堵剂及其制备方法，其特征在于磁性纳米粒子的粒径在1-100纳米之间，并且具有超顺磁性。
3.根据权利要求1所述的一种磁性纳米封堵剂及其制备方法，其特征在于磁性纳米粒子通过化学法来制备，优选化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、热分解法、微乳液法等方法中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种磁性纳米封堵剂及其制备方法，其特征在于分散介质选自水或有机溶剂，优选水、丁烷、正己烷、正辛烷、乙醇、异丙醇、丁醇、正辛醇、丙酮、丁酮、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种磁性纳米封堵剂及其制备方法，其特征在于表面修饰分子选自有机小分子或有机高分子化合物，优选十二烷基三甲基溴化铵、四辛基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、油酸钠、油酸、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或几种。
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