CN105367725B - 纳米微乳液及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纳米微乳液及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：1)将20～40重量份混合单体、0.01～0.2重量份保护剂及15～30重量份水混合，加入0.05～0.5重量份层间距为2～4nm改性硅酸盐，得到第一混合液；混合单体至少包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠；2)将10～25重量份表面活性剂加入15～50重量份溶剂中得到第二混合液；3)将8～12重量份第一混合液加入15～25重量份第二混合液中得到微乳液；将0.4～2重量份引发剂水溶液加入40～200重量份微乳液中，40～70℃下振荡反应，制得纳米微乳液。该纳米微乳液在高温高盐条件下具有良好的降滤失作用。

Description

纳米微乳液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及石油开采技术，尤其涉及一种纳米微乳液及其制备方法和应用。

背景技术

随着世界能源需求增加和钻探技术的发展，浅层埋藏的油气产量已不能满足现实需求，深层、超深层油气已成为必然的趋势。而深层、超深层的油藏处于高温高压的环境下，钻井液在井内循环时会受到地层高温高压作用，产生降解、过度失水、侵入地层孔道或者漏失、导致井眼膨胀和缩径、井壁黏附或岩屑累积等，产生钻具黏附、增大运移阻力及卡钻与井喷事故等重大事故。因此，钻井完井液需要抗高温、低滤失、流变性强、抑制与保护储层等多功能性，尤其是其对储层微细孔道有效保护，才能防止所钻进区域岩石澎胀、坍塌及井眼完整性，满足深层、超深层的油气钻井完井工程高质高效技术要求。

现有技术以纳米二氧化硅与生物聚合物交联合成聚合物冻胶处理剂，以其处理钻井液的API滤失量低达7.9ml，在176.7℃高温下性能仍优良(Srivatsa J T,Ziaja M B.AnExperimental Investigation on use of Nanoparticles as Fluid Loss Additives ina Surfactant-Polymer Based Drilling Fluid.International Petroleum TechnologyConference,7-9February 2012,Bangkok,Thailand)。但是，该冻胶处理剂在高于176.7℃的环境下会失效，进而会造成井内井壁膨胀、缩径及坍塌等问题。

现有技术“石蜡纳米乳液的性能影响因素及低能乳化法制备”(蓝强等，石油钻探技术,2012,40(1)),报道了石蜡纳米乳液制备方法及其应用性能。利用低能乳化法，将白油、石蜡、表面活性剂和水按照质量比2:2:1:5的比例，在75℃情况下乳化30min得到石蜡纳米乳液。将这种纳米乳液用于实际钻井液，产生良好润滑和流变性、抑制页岩和保护储层效果好。但是，该体系在接近高温120℃时石蜡熔并、颗粒增大及高温滤失量大，会造成钻完井液持效性差。

发明内容

本发明提供一种纳米微乳液及其制备方法和应用，用来克服现有技术中降滤失剂抗高温性能存在局限性，避免当温度高于200℃时滤失量增大而造成井壁膨胀坍塌等问题的发生。

本发明提供一种纳米微乳液的制备方法，包括如下步骤：

1)将20～40重量份的混合单体、0.01～0.2重量份的保护剂以及15～30重量份的水混合均匀后，再加入0.05～0.5重量份改性硅酸盐，得到第一混合液；

其中，所述混合单体至少包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠，所述丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠的重量配比为(2～5)：(2～5)：(0.8～1.2)；所述改性硅酸盐的层间距为2～4nm；

2)将10～25重量份的表面活性剂加入15～50重量份的溶剂中，搅拌均匀，得到第二混合液；

3)将8～12重量份所述第一混合液加入15～25重量份所述第二混合液中，得到微乳液；

在保护气氛下，将0.4～2重量份的引发剂水溶液加入40～200重量份所述微乳液中，随后在40～70℃下进行振荡反应5～10h，制得所述纳米微乳液。

在本发明提供的降滤失剂的制备方法中，采用了反相微乳液共聚纳米复合技术。发明人经过大量研究发现，通过采用层间距为2～4nm的改性硅酸盐参与聚合反应，能够使其进入或吸附在生成的聚合物胶束空间内部，形成胶束包裹纳米相的复合胶束，从而稳定复合胶束，使复合胶束的熵变大幅减低，依据绝热条件下复合体系热性能关系式ΔT＝ΔH/ΔS(ΔT是体系耐温性，ΔH是体系热焓，ΔS是体系熵变)，复合胶束耐高温与高温稳定性将比原胶束显著提高。因此，根据本发明提供的制备方法得到的纳米微乳液具有良好的抗高温性。

在步骤1)中，控制反应温度为20～40℃，发明人研究发现，当聚合单体包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠，并且控制三者之间的重量比为(2～5)：(2～5)：1时，能够进一步提高纳米微乳液的抗高温性；在步骤2)中，控制反应温度为20～50℃；在步骤3)中，在30～50℃下，将第一混合液滴入第二混合液中，随着第一混合液的滴入，体系逐渐呈现为淡蓝色的半透明状态。在上述步骤中，控制反应的搅拌速率为400～800r/min。

当第一混合液加入结束后，将体系抽至真空状态并通入保护气，例如氮气、氦气或者氩气，在40～70℃下加入引发剂溶液后在超声波仪器中进行振荡反应，控制超声波频率为40～100KHz，超声分散时间为5～20min。其中，所述引发剂水溶液是0.08～0.8质量份的引发剂与0.32～1.2质量份水的混合溶液。

进一步地，所述改性硅酸盐通过如下步骤制备：

在保护气氛下，将40～60重量份的层状硅酸盐均匀分散在0.5～1.5重量份的水中，随后加入20～60重量份的改性剂溶液，控制体系在60～90℃下反应16～18h，过滤，对滤饼清洗、干燥，得到所述改性硅酸盐；

其中，所述改性剂溶液包括第一改性剂、第二改性剂以及水，所述第一改性剂、第二改性剂以及水的重量配比为(5～20)：(1～15)：(15～30)。

在层状硅酸盐改性过程中，可以在20～40℃恒温水浴中将层状硅酸盐分散于水中，并且控制层状硅酸盐在水中分散的搅拌速率为200～500r/min，控制层状硅酸盐溶液在改性剂溶液中的搅拌速率为500～1000r/min，控制改性剂溶液的滴加速率为8～15ml/min。同时，为了除去残留的改性剂，当反应结束后，将改性硅酸盐反应液冷却至室温后过滤，采用去离子水对改性硅酸盐滤饼进行清洗，并采用0.1mol/L的AgNO₃溶液检测滤液，直至滤液无白色沉淀产生，便可停止清洗。随后，将清洗完毕的改性硅酸盐置于50～90℃的真空干燥箱中干燥12～48h直至恒重。由于在硅酸盐改性的过程中，硅酸盐会发生聚集成块的现象，因此在干燥结束后可以将改性硅酸盐研磨至粉体，从而便于进行后续的聚合反应。

进一步地，所述层状硅酸盐的粒径为0.9～3μm。为了在硅酸盐改性过程中，便于控制改性后硅酸盐的层间距，可以优选粒径为0.9～3μm的硅酸盐进行改性。并且所述层状硅酸盐选自蒙脱土、水滑石、高岭土、凹凸棒石、海泡石、硅灰石、绿泥石和二氧化硅中的一种或多种。当层状硅酸盐为上述多种物质的混合物时，本发明对各物质之间的比例不做限制。

进一步地，控制第一混合溶液的加入速度为5～7ml/min。在体系发生聚合反应时，为了控制聚合反应的发生速度并且保证改性硅酸盐能够进入聚合物空间，在将第一混合液加入至第二混合液中时，可以选用滴液漏斗进行滴加，并且控制滴加速度为5～7ml/min。

进一步地，所述混合单体还可以包括甲基丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸铵和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或多种。在本发明中，除了上述的单体所必须包含的丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠之外，单体还可以包含其他物质。

进一步地，所述表面活性剂选自P-2、TX-10、OP-10、Tween 20、Tween 60、Tween80、AEO-3、SP-20、SP-60、SP80、T152和T154中的一种或多种。由于不同的表面活性剂组成溶液的HLB值有差异，为了进一步提高第一溶液在第二溶液中的溶解率，优选地，可以使表面活性剂为吐温系列与司盘系列的组合物，并且控制吐温系列与司盘系列的重量比值为2:3。

同时，在发生聚合反应时，本发明所采用的水可以选自去离子水、自来水和加入表面活性剂的水中的一种或多种；保护剂可以选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾和乙二胺四乙酸中的一种或多种；步骤2)中溶解表面活性剂的溶剂可以选自正辛烷、异辛烷、正戊烷、正己烷和环己烷中的一种或多种；引发剂可以选自过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的一种或多种，优选地，可以采用过硫酸铵和亚硫酸氢钠，其中，过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为1:1。

进一步地，所述第一改性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵的一种或多种。

所述第二改性剂选自双十八烷基二甲基氯化铵和双十八烷基二甲基溴化铵中的一种或多种。

当选取两种改性剂对硅酸盐进行改性处理时，能够有效控制硅酸盐的层间距，得到符合本发明要求的改性结果。

本发明还提供一种纳米微乳液，采用上述任一所述的制备方法制得。该纳米微乳液在275℃高温下仍然具有稳定性，并且保存期至少为3个月。本发明的微乳液能够应用于石油开采中。

本发明还提供一种纳米复合材料，对上述的纳米微乳液进行破乳、抽滤、干燥后得到。

具体地，反应结束后，为了存储方便，可以采用无水乙醇对纳米微乳液进行破乳，其中，无水乙醇与纳米微乳液的比例为4:1，抽滤，再次用少量无水乙醇清洗后，在70℃烘干便可得到纳米复合材料。该纳米复合材料能够应用于石油开采中。

本发明还提供一种钻井液，包括上述的纳米微乳液，所述纳米微乳液在钻井液中的重量含量为5-15％。该纳米微乳液在钻井液中既能够增强钻井液的高温抗滤失性，还能够显著改善钻井液的流变性，提高钻井液的携岩稳定性。

本发明的实施，至少具有以下优势：

1、本发明的纳米微乳液在275℃高温下仍然具有稳定性，能够作为抗高温降滤失剂在钻井作业中抑制钻井液脱水，防止井壁坍塌。

2、本发明的纳米微乳液有助于钻井液的流变性能增加，提高钻井液的悬浮稳定性以及携岩能力，能够更好地满足低压储层的欠平衡钻井以及大长度水平井等特殊情况的需要。

附图说明

图1为本发明实施例1的纳米微乳液在不同时期的平均粒径分布曲线图；

图2为本发明实施例1的纳米微乳液的红外分析谱图；

图3为本发明实施例1的纳米微乳液的热重曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1、硅酸盐的改性

在30℃恒温水浴中，将50重量份粒径为2.5μm的高岭土加入1.5L去离子水中，控制转速为500r/min，搅拌均匀。

向体系通入氮气，在70℃下，将45重量份改性剂水溶液滴入40重量份硅酸盐溶液中，控制改性剂水溶液的滴加速度为10ml/min，制转速为500r/min，16h后，停止反应。将反应液过滤，滤饼用清水冲洗，直至滤液用0.1mol/LAgNO₃溶液检测无白色沉淀后，将滤饼在90℃的真空干燥箱中干燥15h直至恒重，研磨，待用。其中，改性剂水溶液包括十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵以及水，所述十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵以及水的重量配比为2：1：3。

经检测，该改性硅酸盐的层间距为2.4nm

2、纳米微乳液的制备

1)将40重量份的混合单体、0.2重量份的氢氧化钠以及30重量份的水混合均匀后，再加入0.2重量份上述制备的改性硅酸盐，得到第一混合液；

其中，所述混合单体包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠，所述丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠的重量配比为4：4：1；

2)将10重量份的表面活性剂加入40重量份的环己烷中，搅拌均匀，得到第二混合液；其中，表面活性剂为吐温80与司盘80按照重量比为2:3的混合物；

3)将10重量份第一混合液滴入25重量份第二混合液中，控制滴加速度为5ml/min，得到微乳液；

在氮气保护下，将0.4重量份的引发剂水溶液加入50重量份微乳液中，50℃下，在超声波仪器中进行振荡反应10h，制得所述纳米微乳液。其中，75KHz，超声分散时间为20min；引发剂水溶液为过硫酸铵、亚硫酸氢钠以及水按质量比为1：1：2混合溶液。

图1为本发明实施例1的纳米微乳液在不同时期的平均粒径分布曲线图。将本实施例的微乳液在不同时间段使用马尔文激光粒度仪测量其粒径分布(保存温度40℃)，如图1所示，该纳米微乳液稳定性好、能至少保存3个月及易于储存。

将实施例1制备的微乳液采用无水乙醇破乳、抽滤、清洗、70℃干燥至恒重后，得白色固体，即实施例1微乳液的纳米复合材料。采用傅立叶变换红外光谱仪对该纳米复合材料进行红外分析，图2为本发明实施例1的纳米微乳液的红外分析谱图。3430cm^-1为-NH₂伸缩振动峰，2926cm^-1为脂肪族C-H键伸缩振动峰，1668cm^-1为酰胺基-CONH₂中C＝O伸缩振动峰，1610cm^-1，1454cm^-1和1417cm^-1为芳香核伸缩振动峰，1185cm^-1为磺酸基不对称吸收峰，1120cm^-1，1042cm^-1和1010cm^-1为芳香核上取代基振动峰。可以明显看出，在1635cm^-1～1620cm^-1处未出现碳与碳的双键吸收峰，说明共聚反应比较充分。

实施例2

1、硅酸盐的改性

在40℃恒温水浴中，将60重量份粒径为0.9μm的蒙脱土与水滑石的混合物加入1.5L去离子水中，控制转速为200r/min，搅拌均匀。

向体系通入氮气，在60℃下，将60重量份改性剂水溶液滴入60重量份硅酸盐溶液中，控制改性剂水溶液的滴加速度为8ml/min，制转速为800r/min，16h后，停止反应。将反应液过滤，滤饼用清水冲洗，直至滤液用0.1mol/LAgNO₃溶液检测无白色沉淀后，将滤饼在60℃的真空干燥箱中干燥20h直至恒重，研磨，待用。其中，改性剂水溶液包括十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵以及水，所述十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵以及水的重量配比为5：3：5。

经检测，该改性硅酸盐的层间距为2.1nm

2、纳米微乳液的制备

1)将20重量份的混合单体、0.01重量份的氨水以及30重量份的水混合均匀后，再加入0.1重量份上述制备的改性硅酸盐，得到第一混合液；

其中，所述混合单体包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠与丙烯酸钠，所述丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠与丙烯酸钠的重量配比为3：3：1：1；

2)将14重量份的表面活性剂加入30重量份的正辛烷与正己烷的混合溶液中，搅拌均匀，得到第二混合液；其中，表面活性剂为吐温60、吐温80与司盘80按照重量比为1：0.5：3的混合物；

3)将12重量份第一混合液滴入15重量份第二混合液中，控制滴加速度为6ml/min，得到微乳液；

在氮气保护下，将0.5重量份的引发剂水溶液加入40重量份微乳液中，70℃下，在超声波仪器中进行振荡反应10h，制得所述纳米微乳液。其中，50KHz，超声分散时间为12min；引发剂水溶液为过硫酸铵、亚硫酸氢钠、过氧化苯甲酰以及水按质量比为1：1：0.05：2混合溶液。

实施例3

1、硅酸盐的改性

在40℃恒温水浴中，将60重量份粒径为3.0μm的层状二氧化硅加入1.0L去离子水中，控制转速为400r/min，搅拌均匀。

向体系通入氮气，在50℃下，将20重量份改性剂水溶液滴入50重量份硅酸盐溶液中，控制改性剂水溶液的滴加速度为12ml/min，控制转速为800r/min，18h后，停止反应。将反应液过滤，滤饼用清水冲洗，直至滤液用0.1mol/LAgNO₃溶液检测无白色沉淀后，将滤饼在70℃的真空干燥箱中干燥30h直至恒重，研磨，待用。其中，改性剂水溶液包括十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵以及水，所述十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵以及水的重量配比为2：2：3：5。

经检测，该改性硅酸盐的层间距为2.0nm

2、纳米微乳液的制备

1)将30重量份的混合单体、0.2重量份的氢氧化钾以及25重量份的水混合均匀后，再加入0.5重量份上述制备的改性硅酸盐，得到第一混合液；

其中，所述混合单体包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、丙烯酸铵与丙烯酸钠，所述丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、丙烯酸铵与丙烯酸钠的重量配比为4：4：0.8：1：1；

2)将22重量份的表面活性剂加入55重量份的环己烷中，搅拌均匀，得到第二混合液；其中，表面活性剂为吐温60、吐温80、司盘20与司盘80按照重量比为1.5：0.5：0.5：1的混合物；

3)将10重量份第一混合液滴入15重量份第二混合液中，控制滴加速度为7ml/min，得到微乳液；

在氮气保护下，将2重量份的引发剂水溶液加入200重量份微乳液中，70℃下，在超声波仪器中进行振荡反应8h，制得所述纳米微乳液。其中，40KHz，超声分散时间为10min；引发剂水溶液为过硫酸钾、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈以及水按质量比为1：0.5：0.05：2的混合溶液。

实施例4

1、硅酸盐的改性

在40℃恒温水浴中，将50重量份粒径为3.0μm的层状二氧化硅与绿泥石的混合物加入1.0L去离子水中，控制转速为500r/min，搅拌均匀。

向体系通入氮气，在50℃下，将40重量份改性剂水溶液滴入45重量份硅酸盐溶液中，控制改性剂水溶液的滴加速度为12ml/min，控制转速为1000r/min，18h后，停止反应。将反应液过滤，滤饼用清水冲洗，直至滤液用0.1mol/LAgNO₃溶液检测无白色沉淀后，将滤饼在70℃的真空干燥箱中干燥40h直至恒重，研磨，待用。其中，改性剂水溶液包括十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基溴化铵以及水，十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基溴化铵以及水的重量配比为1：1：1.5：3。

经检测，该改性硅酸盐的层间距为3.6nm

2、纳米微乳液的制备

1)将35重量份的混合单体、0.15重量份的乙二胺四乙酸以及30重量份的水混合均匀后，再加入0.05重量份上述制备的改性硅酸盐，得到第一混合液；

其中，所述混合单体包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠与丙烯酸铵，所述丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠与丙烯酸铵的重量配比为3：3：1：2；

2)将15重量份的表面活性剂加入15重量份的正戊烷中，搅拌均匀，得到第二混合液；其中，表面活性剂为吐温80、OP-10、司盘20与司盘80按照重量比为1.5：0.5：0.5：1的混合物；

3)将8重量份第一混合液滴入25重量份第二混合液中，控制滴加速度为7ml/min，得到微乳液；

在氮气保护下，将0.5重量份的引发剂水溶液加入100重量份微乳液中，40℃下，在超声波仪器中进行振荡反应10h，制得所述纳米微乳液。其中，超声振荡频率为100KHz，超声分散时间为5min；引发剂水溶液为过硫酸铵、亚硫酸氢钠以及水按质量比为1：0.5：2混合溶液。

对照例1

改性剂水溶液为十六烷基三甲基溴化铵与水的混合溶液，其中，十六烷基三甲基溴化铵与水的比例为2：3，其余与实施例1相同。

对照例2

制备微乳液时不添加改性硅酸盐，其余与实施例1相同。

对照例3

混合单体包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠，丙烯酰胺与烯丙基磺酸钠重量配比为1：1，其余与实施例1相同。

实施例5

本实施例对实施例1-4以及对照例1-3的分解温度进行测定。

将实施例1-4以及对照例1-3制备的微乳液采用无水乙醇破乳、抽滤、清洗、70℃干燥至恒重后，采用NETZSCHSTA409PC型号的同步热重分析仪进行热重分析，得到各微乳液的TGA曲线，其中，图3为本发明实施例1的纳米微乳液的热重曲线图，由图3可知，实施例1的纳米微乳液热分解温度为280℃，热稳定温度为277℃。

各微乳液的分解温度见下表1。

表1 各微乳液的分解温度

微乳液	分解温度(℃)
		实施例1	280

实施例2	278
		实施例3	277
实施例4	275
		对照例1	268
对照例2	260
		对照例3	236

由表1可知，本发明的纳米微乳液在270℃以上高温下稳定性良好，不会发生高温分解。

实施例6

本实施例对实施例1-4以及对照例1-3在淡水基浆中的粘度、动切力以及失水量进行测定。

1、淡水基浆的配制

将膨润土、无水碳酸钠以及去离子水按照重量比为1：0.06：20的比例混合，在1000r/min的转速下搅拌20min后，常温养护24h。

2、取8份等量上述淡水基浆(1-8)

将实施例1制备的微乳液按照5％的比例加入淡水基浆1-2中，在1000r/min的转速下搅拌20min后，分别放入180℃以及220℃的高温罐中老化热滚16h后，取出。

将实施例1制备的微乳液按照10％的比例加入淡水基浆3-4中，在1000r/min的转速下搅拌20min后，分别放入180℃以及220℃的高温罐中老化热滚16h后，取出。

将实施例1制备的微乳液按照15％的比例加入淡水基浆5-6中，在1000r/min的转速下搅拌20min后，分别放入180℃以及220℃的高温罐中老化热滚16h后，取出。

淡水基浆7-8作为空白对照，分别放入180℃以及220℃的高温罐中老化热滚16h后，取出。

将上述8份试验样按照GB/T16783.1-2006的规定，在50℃下采用六速旋转粘度计分别测定其Φ₆₀₀、Φ₃₀₀、Φ₂₀₀、Φ₁₀₀、Φ₆、Φ₃的粘度，然后按照下述式1-式3计算其表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)、动切力(YP)。

AV＝0.5×Φ₆₀₀ 式1

PV＝Φ₆₀₀-Φ₃₀₀ 式2

YP＝0.51×(Φ₃₀₀-PV) 式3

同时，采用中压滤失仪和高温高压滤失仪分别测量其中压失水量(FL_API)和高温高压失水量(FL_HTHP)，其中，中压滤失仪的测定条件为25℃、0.75MPa；高温高压滤失仪的测定条件为180℃、3.5MPa。

同样的，对实施例2-4以及对照例1-3按照上述相同操作进行相关参数测量，结果见下表2。

表2 各微乳液在淡水基浆中的参数评价

“—”：未测(由于高温高压滤失仪的测定的最高温度为180℃)

由表2可知：

1、本发明的微乳液与粘土基浆有良好的结合作用，在高温下有较强的降滤失作用，因此能够抑制失水，避免高温井内由于钻井液失水发生的坍塌现象。

2、本发明的微乳液能够显著提高粘土基浆体系的动切力(YP)、表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)，因此能够改善钻井液的流变性能，提高钻井液的悬浮稳定性和携岩能力，有利于井壁稳定。

实施例7

本实施例对实施例1-4以及对照例1-3在盐水基浆中的粘度、动切力以及失水量进行测定。

1、盐水基浆的配制

将膨润土、无水碳酸钠以及去离子水按照重量比为1：0.06：20的比例混合，在1000r/min的转速下搅拌20min后，按照10％的比例加入饱和食盐水，搅拌20min，常温养护24h。

2、取4份上述淡水基浆(1-4)。

将实施例1制备的微乳液按照5％的比例加入盐水基浆1中，在1000r/min的转速下搅拌20min后，放入220℃的高温罐中老化热滚16h后，取出。

将实施例1制备的微乳液按照10％的比例加入盐水基浆2中，在1000r/min的转速下搅拌20min后，放入220℃的高温罐中老化热滚16h后，取出。

将实施例1制备的微乳液按照15％的比例加入盐水基浆3中，在1000r/min的转速下搅拌20min后，放入220℃的高温罐中老化热滚16h后，取出。

盐水基浆4作为空白对照，放入220℃的高温罐中老化热滚16h后，取出。

将上述4份试验样按照GB/T16783.1-2006的规定，采用实施例6的方法测试各试验样的表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)、动切力(YP)、中压失水量(FL_API)。

同样的，对实施例2-4以及对照例1-3按照上述相同操作进行相关参数测量，结果见下表3。

表3 各微乳液在盐水基浆中的参数评价

由表3可知：本发明的纳米微乳液具有良好的抗温抗盐性，在高温高盐的环境下降滤失作用较强，同时能够改善盐水基浆的流变性，因此适宜用于高温高盐井的钻井作业中，满足高温高盐深井与超深井的钻井要求。

实施例8

本实施例对实施例1-4以及对照例1-3在不同温度油相中的粘度、动切力以及失水量进行测定。

40℃水域中，将实施例1制备的纳米微乳液按照5％的比例滴入工业硅油中，搅拌使充分分散，常温养护24小时，得到硅油-纳米微乳液混合物。

取等量上述硅油-纳米微乳液混合物5份(1-5)，其中4份分别放入温度为265℃、275℃、285℃的陈化釜中滚动老化16h后，取出；其余一份作为空白对照。

将上述5份试验样按照GB/T16783.1-2006的规定，采用实施例6的方法测试各试验样的表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)、动切力(YP)、中压失水量(FL_API)。

同样的，对实施例2-4以及对照例1-3按照上述相同操作进行相关参数测量，结果见下表4。

表4 各微乳液在不同温度油相中的参数评价

在285℃时，本发明的纳米微乳液发生碳化现象出现黑色沉淀，因此未测量相应数据；

“—”：对照例微乳液发生碳化现象出现黑色沉淀。

由表4可知：本发明的纳米微乳液在275℃高温下老化16h，依旧能够保持良好的降滤失作用以及较高的粘度，因此适宜用于高温井的钻井作业中，满足高温深井与超深井的钻井要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种纳米微乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将20～40重量份的混合单体、0.01～0.2重量份的保护剂以及15～30重量份的水混合均匀后，再加入0.05～0.5重量份改性硅酸盐，得到第一混合液；

其中，所述混合单体至少包括丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠，所述丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠与苯乙烯磺酸钠的重量配比为（2～5）：（2～5）：（0.8～1.2）；所述改性硅酸盐的层间距为2～4nm；

2）将10～25重量份的表面活性剂加入15～50重量份的溶剂中，搅拌均匀，得到第二混合液；

3）将8～12重量份所述第一混合液加入15～25重量份所述第二混合液中，得到微乳液；

在保护气氛下，将0.4～2重量份的引发剂水溶液加入40～200重量份所述微乳液中，随后在40～70℃下进行振荡反应5～10h，制得所述纳米微乳液；

所述改性硅酸盐通过如下步骤制备：

在保护气氛下，将40～60重量份的层状硅酸盐均匀分散在0.5～1.5重量份的水中，随后加入20～60重量份的改性剂溶液，控制体系在60～90℃下反应16～18h，过滤，对滤饼清洗、干燥，得到所述改性硅酸盐；

其中，所述改性剂溶液包括第一改性剂、第二改性剂以及水，所述第一改性剂、第二改性剂以及水的重量配比为（5～20）：（1～15）：（15～30）；

所述层状硅酸盐的粒径为0.9～3μm；

步骤3）中，控制第一混合液的加入速度为5～7ml/min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述层状硅酸盐选自蒙脱土、水滑石、高岭土、凹凸棒石、海泡石、硅灰石、绿泥石和二氧化硅中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合单体还包括甲基丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸铵和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自TX-10、OP-10、Tween 20、Tween 60、Tween 80、AEO-3、SP-20、SP-60、SP80、T152和T154中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一改性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；

所述第二改性剂选自双十八烷基二甲基氯化铵和双十八烷基二甲基溴化铵中的一种或多种。

6.一种纳米微乳液，其特征在于，按照权利要求1～5任一所述的制备方法制得。

7.一种纳米复合材料，其特征在于，对权利要求6所述的纳米微乳液进行破乳、抽滤、干燥后得到。

8.一种钻井液，其特征在于，包括权利要求6所述的纳米微乳液，所述纳米微乳液在钻井液中的重量含量为5-15%。