CN108165241B - 超双疏型复合材料和在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的应用 - Google Patents

超双疏型复合材料和在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油气钻井领域，具体涉及双疏型复合材料和在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的应用。双疏型复合材料的制备方法包括：在碱性条件下，在醇水混合溶剂中，将纳米TiO2和纳米SiO2进行第一混合，得到纳米TiO2和纳米SiO2的分散液；而后将含氟硅偶联剂引入至所述纳米TiO2和纳米SiO2的分散液中并进行第二混合。本发明提供的该双疏型复合材料能够在水基钻井液中使用，具有强抑制水化膨胀分散的作用，且毒性低、配伍性好，能够有效解决井壁失稳、阻卡卡钻、储层损害等问题，对进一步推动超深井、水平井、大位移井等高难度井在含泥页岩地层中的开发应用具有长远的实用价值与经济效益。

Description

超双疏型复合材料和在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和 油气层保护剂的应用
技术领域
本发明涉及油气钻井领域，具体涉及超疏水型复合材料和在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的应用。
背景技术
随着钻井技术的日益发展，超深井、水平井、大位移井等高难度井越来越成为油气钻探的主要方向。而在这些井型开发过程中，容易遇到起下钻遇阻、机械钻速低、卡钻、井壁失稳、储层损害等问题。而这些问题很大程度上是因为钻探过程中钻遇泥页岩地层，泥页岩遇传统钻井液水化膨胀分散，从而使得部分地区难以钻达有效油气层，同时由于地层漏失造成储层损害，并会对油气层造成严重污染影响后期油气层的开发效果。因此对钻井液中的抑制添加剂提出了更高、更严格的要求，高效、环保、低成本的抑制剂、润滑剂、油气层保护剂成为了钻井技术发展的重中之重。
目前，国内外研发的水基钻井液抑制剂、润滑剂、油气层保护剂都存在合成工艺复杂，抗高温性能差，难以大规模应用等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强抑制水化膨胀分散、良好润滑作用、良好储层保护效果、毒性低、配伍性好的超疏水型复合材料和在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的应用。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种双疏型复合材料的制备方法，该方法包括：
在碱性条件下，在醇水混合溶剂中，将纳米TiO2和纳米SiO2进行第一混合，得到纳米TiO2和纳米SiO2的分散液；而后将含氟硅偶联剂引入至所述纳米TiO2和纳米SiO2的分散液中并进行第二混合；
其中，TiO2、SiO2和含氟硅偶联剂的摩尔比为1：0.5-5：0.01-0.5，所述纳米TiO2的粒度为50-500nm，所述纳米SiO2的粒度为50-500nm。
本发明第二方面提供由上述方法制得的双疏型复合材料。
本发明第三方面提供上述双疏型复合材料在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的应用。
本发明第四方面提供含有上述双疏型复合材料作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的水基钻井液。
本发明第五方面提供上述水基钻井液在油气钻井中的应用。
本发明提供的该双疏型复合材料具有疏水疏油性，表现出超双疏性，特别是疏水性强。其能够在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂使用，其强抑制水化膨胀分散的作用，并且表现出极强的降阻减粘的润滑作用，以及优良的油气层保护性能，另外其毒性低、配伍性好，能够有效解决井壁失稳、阻卡卡钻、油气层损害等问题，对进一步推动超深井、水平井、大位移井等高难度井在含泥页岩地层中的开发应用具有长远的实用价值与经济效益。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供一种双疏型复合材料的制备方法，该方法包括：
在碱性条件下，在醇水混合溶剂中，将纳米TiO2和纳米SiO2进行第一混合，得到纳米TiO2和纳米SiO2的分散液；而后将含氟硅偶联剂引入至所述纳米TiO2和纳米SiO2的分散液中并进行第二混合；
其中，TiO2、SiO2和含氟硅偶联剂的摩尔比为1：0.5-5：0.01-0.5，所述纳米TiO2的粒度为50-500nm，所述纳米SiO2的粒度为50-500nm。
本发明的方法制得的该双疏型复合材料可以在水基钻井液中作为双疏型抑制剂、润滑剂和油气层保护剂使用，其“物理结构封堵-化学性能抑制”在泥页岩表面形成一层具有疏水疏油性质的吸附层，不仅在泥页岩表面形成一层特殊纳-微结构，同时对微小孔喉具有封堵效果，再加之其表面疏水疏油型的功能性官能团使得外来水相难以进入泥页岩层间，达到了抑制泥页岩水化膨胀分散的效果，由于双疏型复合材料主体为纳米颗粒，纳米颗粒极小的粒径使得固体颗粒之间形成良好的润滑效果，而且其疏水疏油的性质能够很好的改变表面的润湿性能，阻止流体相侵入储层，展现出良好的油气层保护能力，同时在钻井液体系中起到降低粘度，降低滤失的效果，进一步促进钻井液在泥页岩地层中的应用。
根据本发明，本发明通过含氟硅偶联剂的作用能够使得纳米TiO2和纳米SiO2的表面上改性有含氟硅偶联剂的基团，通常纳米TiO2和纳米SiO2之间也通过含氟硅偶联剂而键合连接。其中，TiO2、SiO2和含氟硅偶联剂的摩尔比为1：0.5-5：0.01-0.5，为了使得所得的双疏型复合材料具有更为优良的抑制性能，TiO2、SiO2和含氟硅偶联剂的摩尔比优选为1：1-3：0.05-0.2，优选为1：1.5-2：0.08-0.15。
根据本发明，优选地，所述纳米TiO2的粒度为50-200nm，优选为具有50-100nm粒径的TiO2纳米球。
根据本发明，优选地，所述纳米SiO2的粒度为50-200nm，优选为具有50-100nm粒径的SiO2纳米球。
根据本发明，所述含氟硅偶联剂可以从多种含氟硅偶联剂中进行选择，优选地，所述含氟硅偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十二氟庚基三甲氧基硅烷、十二氟庚基三乙氧基硅烷、九氟己基三甲氧基硅烷、九氟己基三乙氧基硅烷、五氟苯基三甲氧基硅烷和五氟苯基三乙氧基硅烷中的一种或多种，优选为十二氟庚基三甲氧基硅烷、十二氟庚基三乙氧基硅烷、九氟己基三甲氧基硅烷和九氟己基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
根据本发明，为了促进纳米TiO2和纳米SiO2与含氟硅偶联剂之间的结合，本发明采用醇水混合溶剂，所述醇水混合溶剂中的醇类溶剂可以从多种醇类溶剂中进行选择，优选为乙醇、甲醇、正丙醇和异丙醇中的一种或多种。其中，所述醇水混合溶剂中，醇类溶剂和水的体积比优选为1：2-10。
根据本发明，所述醇水混合溶剂的用量可以在较宽范围内变动，优选地，相对于100g的纳米TiO2和纳米SiO2的总重量，所述醇水混合溶剂的用量为500-1500mL。
根据本发明，所述碱性条件的pH值优选为8-10，更优选为8-9。这样的碱性条件可以采用本领域常规的pH值调节用碱性物质进行条件，例如可以采用碱金属氢氧化物(例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等)及其水溶液、碱金属碳酸盐(例如碳酸钠、碳酸钾等)及其水溶液、氨水等中的一种或多种。
根据本发明，所述第一混合主要是为了使得纳米TiO2和纳米SiO2在醇水混合溶剂中充分分散，为此，优选地，第一混合采用超声分散的方式进行。其中，所述第一混合的条件优选包括：温度为10-40℃，超声分散10-30min。
根据本发明，第二混合将引入含氟硅偶联剂，所述含氟硅偶联剂如上文中所描述，为了使得含氟硅偶联剂能够更好地与纳米TiO2和纳米SiO2接合，优选地，所述第二混合的条件包括：温度为55-95℃，搅拌速率为200-500rpm，时间为8-20h；更优选地，所述第二混合的条件包括：温度为60-80℃，搅拌速率为350-500rpm，时间为10-15h。
根据本发明，为了将双疏型复合材料提取出来，该方法还可以将第二混合的产物进行固液分离(例如离心分离的方式)，并洗涤固相(例如水洗)，而后干燥(例如在50-120℃下干燥0.5-10h)即可获得双疏型复合材料。
本发明第二方面提供由上述方法制得的双疏型复合材料。
本发明制得的该双疏型复合材料，不仅在纳米TiO2和纳米SiO2各自的表面改性有含氟硅偶联剂，而且纳米TiO2自身之间、纳米SiO2自身之间、纳米TiO2和纳米SiO2之间也通过含氟硅偶联剂连接，由此所得的含氟硅偶联剂能够表现出优良的抑制性，能够有效地抑制膨润土岩心片水化分散、减小摩阻、保护油气层。
本发明第三方面提供上述双疏型复合材料在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的应用。
也即，本发明的该双疏型复合材料在水基钻井液中作为添加剂时，其兼具抑制作用、润滑作用和油气层保护作用，从而可以实现一剂多用的效果。为此，上述主题也可表示为本发明第三方面提供上述双疏型复合材料在水基钻井液中作为具有抑制作用、润滑作用和油气层保护作用的添加剂的应用。
本发明第四方面提供含有上述双疏型复合材料作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的水基钻井液。也可描述为含有上述双疏型复合材料作为具有抑制作用、润滑作用和油气层保护作用的添加剂的水基钻井液。
根据本发明，如上所述的，将上述双疏型复合材料作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂形成的水基钻井液能够获得优良的抑制性、润滑作用和油气层保护效果，该双疏型复合材料的含量可以在较宽范围内变动，优选地，以除去加重剂的水基钻井液的总重量为基准，所述双疏型复合材料的含量为0.1-0.5重量％，优选为0.2-0.5重量％。
另外，作为水基钻井液的本发明的钻井液还可以含有本领域常规的用于水基钻井液中的添加剂，例如，以除去加重剂的水基钻井液的总重量为基准，可以含有3-6重量％的膨润土(例如可以为钠基膨润土和/或钙基膨润土)、0.1-1重量％的抗温降滤失剂(例如可以为改性后腐植酸钠缩聚物(KJAN)、酚醛树脂、磺甲基酚醛树脂、磺甲基褐煤树脂等中的一种或多种)、0.5-2重量％的抗盐降滤失剂(纤维素醚类衍生物(PAC)、淀粉、改性淀粉和羧甲基纤维素等中的一种或多种)、0.5-2重量％的封堵剂(例如超细碳酸钙、白沥青、市售的封堵剂ZHFD-1等中的一种或多种)，以及加重剂(例如可以为重晶石(例如可以为硫酸钡含量在90重量％以上的重晶石)、有机盐(weigh-1、weigh-2(活性成分为甲酸钾)、weigh-3、有机钠盐GD-WT)等中的一种或多种)以使得水基钻井液获得所需密度，例如为1-3g/cm3。
本发明第五方面提供上述水基钻井液在油气钻井中的应用。
本发明所得的水基钻井液在含有本发明的双疏型复合材料作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的情况下，能够获得优良的抑制效果、润滑效果和油气层保护效果，且配伍性好，对于水基钻井液的流变性基本无影响，适用于超深井、水平井、大位移井等高难度井的开采。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明的双疏型复合材料及其制备方法。
将总重量为5g的TiO2纳米颗粒(粒径为100nm的TiO2纳米球)和SiO2纳米颗粒(粒径为100nm的SiO2纳米球)(其中，TiO2和SiO2的摩尔比为1：1)加入到50mL乙醇与水的混合溶剂(乙醇/水体积比为1：2)中，并采用氨水调整体系pH值至8，而后于25℃下超声分散20min，得到分散液；而后将十二氟庚基三甲氧基硅烷(其用量使得TiO2和十二氟庚基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：0.1)加入至分散液中，并在60℃下以500rpm搅拌反应12h，将所得产物进行离心，固相进行水洗，并在80℃下烘干，即可获得双疏型复合材料AN-1。
实施例2
本实施例用于说明本发明的双疏型复合材料及其制备方法。
将总重量为5g的TiO2纳米颗粒(粒径为100nm的TiO2纳米球)和SiO2纳米颗粒(粒径为100nm的SiO2纳米球)(其中，TiO2和SiO2的摩尔比为1：1.5)加入到50mL甲醇与水的混合溶剂(甲醇/水体积比为1：5)中，并采用氨水调整体系pH值至8.5，而后于25℃下超声分散15min，得到分散液；而后将十二氟庚基三甲氧基硅烷(其用量使得TiO2和十二氟庚基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：0.15)加入至分散液中，并在65℃下以450rpm搅拌反应12h，将所得产物进行离心，固相进行水洗，并在80℃下烘干，即可获得双疏型复合材料AN-2。
实施例3
本实施例用于说明本发明的双疏型复合材料及其制备方法。
将总重量为5g的TiO2纳米颗粒(粒径为100nm的TiO2纳米球)和SiO2纳米颗粒(粒径为100nm的SiO2纳米球)(其中，TiO2和SiO2的摩尔比为1：2)加入到50mL乙醇与水的混合溶剂(乙醇/水体积比为1：2)中，并采用氨水调整体系pH值至9，而后于25℃下超声分散20min，得到分散液；而后将十二氟庚基三甲氧基硅烷(其用量使得TiO2和十二氟庚基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：0.2)加入至分散液中，并在75℃下以500rpm搅拌反应10h，将所得产物进行离心，固相进行水洗，并在80℃下烘干，即可获得双疏型复合材料AN-3。
实施例4
本实施例用于说明本发明的双疏型复合材料及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，采用的TiO2纳米颗粒和SiO2纳米颗粒的总重量不变，但是它们的用量使得TiO2和SiO2的摩尔比为1：0.5；最终获得双疏型复合材料AN-4。
实施例5
本实施例用于说明本发明的双疏型复合材料及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，采用的TiO2纳米颗粒和SiO2纳米颗粒的总重量不变，但是它们的用量使得TiO2和SiO2的摩尔比为1：4.5；最终获得双疏型复合材料AN-5。
实施例6
本实施例用于说明本发明的双疏型复合材料及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，十二氟庚基三甲氧基硅烷的用量使得TiO2和十二氟庚基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：0.04；最终获得双疏型复合材料AN-6。
实施例7
本实施例用于说明本发明的双疏型复合材料及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，十二氟庚基三甲氧基硅烷的用量使得TiO2和十二氟庚基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：0.5；最终获得双疏型复合材料AN-7。
实施例8-11
本实施例用于说明本发明的双疏型复合材料及其制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是：
实施例8中，采用等摩尔量的十七氟癸基三甲氧基硅烷代替十二氟庚基三甲氧基硅烷，最终获得双疏型复合材料AN-8；
实施例9中，采用等摩尔量的十三氟辛基三甲氧基硅烷代替十二氟庚基三甲氧基硅烷，最终获得双疏型复合材料AN-9；
实施例10中，采用等摩尔量的九氟己基三甲氧基硅烷代替十二氟庚基三甲氧基硅烷，最终获得双疏型复合材料AN-10；
实施例11中，采用等摩尔量的五氟苯基三甲氧基硅烷代替十二氟庚基三甲氧基硅烷，最终获得双疏型复合材料AN-11。
对比例1
根据实施例1所述的方法，不同的是，不采用SiO2纳米颗粒，仅采用TiO2纳米颗粒，且TiO2纳米颗粒的总用量为5g；最终获得双疏型复合材料DAN-1。
对比例2(补充该例子，不采用氧化钛，那么所得材料性能较差)
根据实施例1所述的方法，不同的是，不采用TiO2纳米颗粒，仅采用SiO2纳米颗粒，且SiO2纳米颗粒的总用量为5g；最终获得双疏型复合材料DAN-2。
对比例3
根据实施例1所述的方法，不同的是，采用的TiO2纳米颗粒和SiO2纳米颗粒的总重量不变，但是它们的用量使得TiO2和SiO2的摩尔比为1：0.1；最终获得双疏型复合材料DAN-3。
对比例4
根据实施例1所述的方法，不同的是，采用的TiO2纳米颗粒和SiO2纳米颗粒的总重量不变，但是它们的用量使得TiO2和SiO2的摩尔比为1：8；最终获得双疏型复合材料DAN-4。
对比例5
根据实施例1所述的方法，不同的是，TiO2纳米颗粒为粒径为20nm的TiO2纳米球，SiO2纳米颗粒为粒径为20nm的SiO2纳米球；最终获得双疏型复合材料DAN-5。
对比例6
根据实施例1所述的方法，不同的是，TiO2纳米颗粒为粒径为800nm的TiO2纳米球，SiO2纳米颗粒为粒径为800nm的SiO2纳米球；最终获得双疏型复合材料DAN-6。
测试例1
岩石表面疏水疏油性能测量：分别配置上述双疏型复合材料的0.3重量％浓度的水溶液作为待测液，并将双疏型复合材料AN-1分别配置3个浓度的待测液(0.1重量％、0.3重量％和0.5重量％)；将人造岩心放入其中，并在160℃下浸泡8h；取出岩心，在自然条件下冷却晾干，然后用接触角测量仪(上海中晨数字技术设备有限公司的型号为JC2000D3接触角测量仪)分别测量油、水两相在岩心表面的接触角θo和θw，结果见表1所示，其中，油相测试液为正十六烷，水相测试液为蒸馏水。
表1
双疏型复合材料/浓度重量％ θw/(°) θo/(°)
AN-1/0.1 61.4 49.8
AN-1/0.3 122.5 103.4
AN-1/0.5 122.9 104.6
AN-2/0.3 118.7 99.6
AN-3/0.3 123.4 105.1
AN-4/0.3 115.8 94.7
AN-5/0.3 111.3 90.6
AN-6/0.3 112.5 90.5
AN-7/0.3 118.4 96.6
AN-8/0.3 120.3 100.1
AN-9/0.3 118.5 100.3
AN-10/0.3 114.7 97.2
AN-11/0.3 112.5 93.9
DAN-1/0.3 91.2 77.6
DAN-2/0.3 93.6 75.8
DAN-3/0.3 93.5 77.9
DAN-4/0.3 94.2 74.1
DAN-5/0.3 92.4 73.8
DAN-6/0.3 91.8 74.5
通过表1的数据可以看出，本发明提供的该双疏型复合材料能够使得岩石表面疏水疏油。
测试例2
将上述双疏型复合材料AN-1分散于水中，分别得到浓度为0.1重量％、0.3重量％和0.5重量％的水分散液；分别将双疏型复合材料AN-1至AN-11以及DAN-1至DAN-8分散于水中，得到浓度为0.3重量％的水分散液；以及制备7重量％的氯化钾水溶液，2重量％的聚醚胺(购自安耐吉公司sigma-adrich牌号，以下同)溶液和清水；根据行业标准(SY/T 6335-1997)页岩抑制性评价方法，利用页岩膨胀测试仪测量人工压制岩心2h、12h和24h膨胀高度，评价上述水分散液、氯化钾水溶液、聚醚胺溶液和清水的抑制性；结果见表2所示。
表2
通过表2可以看出，本发明的双疏抑制剂表现出较好的抑制效果，随着时间的增加膨润土膨胀高度不断增大，24小时后膨胀高度基本不变；同时随着双疏抑制剂浓度的不断增大，膨润土膨胀量不断减小，当双疏抑制剂浓度达到0.3％时膨润土膨胀高度达到最低，继续增加双疏抑制剂的浓度，膨润土膨胀高度无明显变化；与常规的2％KCl溶液，以及2％的聚醚胺溶液对比，本发明的双疏抑制剂的抑制粘土膨胀性能均好于2％KCl溶液、2％的聚醚胺溶液，同时24小时粘土膨胀量远低于清水溶液中的粘土膨胀量。
测试例3
热滚回收率根据行业标准(SY/T 5613-2000)泥页岩理化性能试验方法进行测量，主要步骤如下：在老化罐加入350mL试液(分别是0.3重量％的上述双疏型复合材料在水中的分散液、2重量％的氯化钾水溶液，2重量％的聚醚胺溶液)，称取5-10目泥页岩岩屑50g，在120℃的滚子炉中，滚动分散16h；然后用40目筛将回收岩样在水中筛洗干净，将筛余岩样放入表面皿中，在105℃烘箱中烘干至恒重；称重，由下式计算热滚回收率(结果见表3)：
S＝M/50×100％
式中：S-40目筛后的回收率，％；M—40目筛的筛余量，g。
表3
滚动回收率/％
0.3％的AN-1 72.1
0.3％的AN-2 71.8
0.3％的AN-3 72.1
0.3％的AN-4 68.9
0.3％的AN-5 67.8
0.3％的AN-6 65.5
0.3％的AN-7 63.8
0.3％的AN-8 70.4
0.3％的AN-9 70.8
0.3％的AN-10 65.9
0.3％的AN-11 66.1
0.3％的DAN-1 58.9
0.3％的DAN-2 57.6
0.3％的DAN-3 59.5
0.3％的DAN-4 59.1
0.3％的DAN-5 50.4
0.3％的DAN-6 52.0
2％的KCl 38.9
2％的聚醚胺 51.6
清水 11.2
根据表3的结果可以看出，本发明的双疏型复合材料能够有效抑制页岩颗粒水化，达到提高页岩滚动回收的目的，是一种优越的双疏抑制剂。相比于清水能够大大提高页岩滚动回收，同时相比于2％KCl与2％聚醚胺溶液，本发明的双疏型复合材料也能很好地提高滚动回收率。
测试例4
基浆配制：在1L水中加入40g钠基膨润土(购自潍坊华维膨润土技术研究中心，以下同)和3g无水碳酸钠，高速搅拌5小时，室温密闭下静置养护24小时，得到含土量为4重量％的淡水基浆。
分别将上述基浆和添加有指定含量的双疏型复合材料AN-1(其含量如表4所示)的基浆进行润滑系数的测量，而后在150℃下老化16h后，再次测量其润滑系数，并计算得到润滑系数降低率；结果见表4所示。
其中，润滑系数测试：选用fann EP极压润滑仪测定老化前和150℃老化16h后的待测液的极压润滑系数，并计算润滑系数降低率。
其中，润滑系数降低率＝(基浆的极压润滑系数-含有双疏型复合材料AN-1的基浆的极压润滑系数)/基浆的极压润滑系数*100％。
表4
根据表4的结果可以看出，本发明的双疏型复合材料能够有效降低钻井液基浆的极压润滑系数，达到降低摩阻的目的，是一种优越的双疏型润滑剂。常温下能够降低润滑系数80.0％，120℃老化后降低润滑系数82.7％，说明本发明的双疏型复合材料也具有良好的润滑性能。
测试例5
水基钻井液1#的组成：3重量％的钠基膨润土(购自潍坊华维膨润土技术研究中心，以下同)，0.5重量％的磺甲基酚醛树脂降滤失剂(购自新乡市鑫磊油田助剂有限公司的SMP-II，以下同)，1重量％的封堵剂白沥青(购自河南海洋化工有限公司)，1重量％的淀粉，以及添加水和重晶石调节该钻井液的密度为1.2g/cm3。
水基钻井液2#的组成：采用水基钻井液1#的组成，不同的是，再添加指定含量的双疏型复合材料AN-1作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂。
然后根据动态污染实验的行业标准号SY/T 5358-2010中规定的方法测定双疏型复合材料对岩心的动态污染，表征钻井液污染前后岩心渗透率及污染深度变化。
结果见表5所示。
表5
备注：K1—岩心初始渗透率；
K2—岩心污染后渗透率；
R-岩心渗透率恢复值。
根据表5的结果可以看出，本发明的双疏型复合材料能够有效提高动态污染岩心的渗透率恢复值，同时减小了岩心的污染深度，是一种优越的油气层保护剂。相比于原始钻井液体系，随着添加双疏型复合材料浓度的增加，岩心的渗透率恢复值不断增大，当双疏型复合材料浓度达到0.3重量％时岩心渗透率恢复值达到88％，污染深度降低至0.70cm。说明本发明的双疏型复合材料也具有良好的油气层保护性能。
测试例6
水基钻井液1#的组成：4重量％的钠基膨润土(购自潍坊华维膨润土技术研究中心，以下同)，0.5重量％的磺甲基酚醛树脂降滤失剂(购自新乡市鑫磊油田助剂有限公司的SMP-II，以下同)，1重量％的封堵剂白沥青(购自河南海洋化工有限公司)，1重量％的淀粉，以及添加水和重晶石调节该钻井液的密度为1.2g/cm3。
水基钻井液2#的组成：采用水基钻井液1#的组成，不同的是，再添加0.3重量％的双疏型复合材料AN-1作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂。
对这样的水基钻井液在未老化前以及在120℃老化16h后的流变性和降滤失性能进行测试，其结果见表6所示，其中：
AV是指表观黏度，由范式六速粘度计测得，单位为mPa·s，
PV是指塑性黏度，由范式六速粘度计测得，单位为mPa·s，PV＝θ600-θ300；
YP是指动切力，由范式六速粘度计测得数据计算得到，单位为Pa，YP＝0.511(θ300-PV)；
动塑比＝YP/PV；
G10"/G10'指凝胶强度初切/终切，由范式六速粘度计测得数据计算得到，
初切＝0.511θ3(10s)
单位为Pa，终切＝0.511θ3(10min)；
API是指中压滤失量，由中压滤失仪测得，单位为mL；
HTHP是指高温高压滤失量，由高温高压滤失仪测得，单位为mL。
表6
根据表6中的数据，在对比未添加本发明的双疏型复合材料的1#钻井液体系与添加0.3重量％双疏型复合材料的2#钻井液体系发现，在25℃常温条件下，双疏型复合材料的加入对于整个体系的流变特性无明显影响。
在经过120℃老化后发现，2#钻井液体系的表观粘度与塑性粘度相比于1#钻井液体系均有一定程度的下降，相同密度条件下，高温老化后较低的体系粘度有利于降低循环压耗，提高钻速；另外，在120℃老化后2#钻井液体系相比于1#钻井液体系API滤失量和高温高压滤失量均有一定程度的降低，说明本发明的双疏型复合材料作为双疏抑制剂、润滑剂和油气层保护剂在此水基钻井液体系中的配伍性良好，适合添加于水基钻井液中使用。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种双疏型复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：
在碱性条件下，在醇水混合溶剂中，将纳米TiO2和纳米SiO2进行第一混合，得到纳米TiO2和纳米SiO2的分散液；而后将含氟硅偶联剂引入至所述纳米TiO2和纳米SiO2的分散液中并进行第二混合；
其中，TiO2、SiO2和含氟硅偶联剂的摩尔比为1：0.5-5：0.01-0.5，所述纳米TiO2的粒度为50-500nm，所述纳米SiO2的粒度为50-500nm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，TiO2、SiO2和含氟硅偶联剂的摩尔比为1：1-3：0.05-0.2。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纳米TiO2的粒度为50-200nm，所述纳米SiO2的粒度为50-200nm。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含氟硅偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十二氟庚基三甲氧基硅烷、十二氟庚基三乙氧基硅烷、九氟己基三甲氧基硅烷、九氟己基三乙氧基硅烷、五氟苯基三甲氧基硅烷和五氟苯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述碱性条件的pH值为8-10。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述碱性条件的pH值为8-9。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，相对于100g的纳米TiO2和纳米SiO2的总重量，所述醇水混合溶剂的用量为500-1500mL。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述醇水混合溶剂中，醇类溶剂和水的体积比为1：2-10。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述醇水混合溶剂中的醇类溶剂为乙醇、甲醇、正丙醇和异丙醇中的一种或多种。
10.根据权利要求1-2、6和8-9中任意一项所述的方法，其中，所述第一混合的条件包括：温度为10-40℃，超声分散10-30min；
所述第二混合的条件包括：温度为55-95℃，搅拌速率为200-500rpm，时间为8-20h。
11.由权利要求1-10中任意一项所述的方法制得的双疏型复合材料。
12.权利要求11所述的双疏型复合材料在水基钻井液中作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的应用。
13.含有权利要求11所述的双疏型复合材料作为抑制剂、润滑剂和油气层保护剂的水基钻井液。
14.根据权利要求13所述的水基钻井液，其中，以除去加重剂的水基钻井液的总重量为基准，所述双疏型复合材料的含量为0.1-0.5重量％。
15.根据权利要求14所述的水基钻井液，其中，以除去加重剂的水基钻井液的总重量为基准，所述双疏型复合材料的含量为0.2-0.5重量％。
16.权利要求13-15中任意一项所述的水基钻井液在油气钻井中的应用。
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