CN108192107A - 一种泥页岩稳定剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泥页岩稳定剂，该泥页岩稳定剂由硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与树枝状聚合物反应获得。本发明还提供了一种泥页岩稳定剂制备方法，由该方法制备泥页岩稳定剂。本发明借助纳米二氧化硅的刚性封堵与纳米尺寸的树枝状聚合物的变形填充，实现刚柔相济的物理封堵，同时通过树枝状聚合物大量的端基与泥页岩表面的强吸附作用抑制泥页岩的水化膨胀，实现高效化学抑制，本发明实现纳米尺度的物理封堵和化学抑制的双重功能，为稳定泥页岩提供新的思路和方法，具有重要的理论意义和应用价值。

Description

一种泥页岩稳定剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油工程油田化学领域，具体涉及一种泥页岩稳定剂及其制备方法。
背景技术
钻井工程中，泥页岩井壁失稳导致的井壁坍塌、卡钻和井漏等一系列井下复杂情况，一直是困扰钻井工程中亟待解决而又未很好解决的世界性工程技术难题。采用水基钻井液钻泥页岩地层时，在水力压差和化学势差等作用下，钻井液和井壁泥页岩之间存在压力传递和滤液侵入作用，由于孔隙压力无法迅速传递出去，少量水的进入将导致孔隙压力显著增加，进而造成钻井液液柱有效支撑应力下降，这是井壁失稳的首要原因。同时，泥页岩中粘土矿物一般具有较强的亲水性，滤液侵入地层之后将产生水化效应，即水化膨胀或约束条件下产生水化应力，引起井壁泥页岩应力状态改变；并且水化效应可引起泥页岩强度降低以及力学参数的改变等。
通过泥页岩井壁失稳机理分析可知，有效控制井壁泥页岩与钻井液之间的压力传递和滤液侵入，是稳定泥页岩的首要和根本性问题。其中，对泥页岩孔隙进行有效的封堵是阻缓压力传递和滤液侵入的主要手段。由于泥页岩渗透率极低(10-12-10-6达西)，孔隙尺寸主要分布在微纳米范围，常规钻井液处理剂无法形成致密泥饼阻止液体侵入，而纳米颗粒尺寸小，易挤入纳米级的孔喉中，形成有效架桥封堵，减少液相和固相侵入。因此，近年来尝试采用各种微纳米粒子，如纳米二氧化硅、纳米氧化石墨烯、微乳液和纳米共聚物等对泥页岩进行有效封堵。无机纳米粒子一般为不变形的刚性粒子，刚性粒子对处于纳米级的孔隙进行架桥；有机纳米粒子一般是具有变形变软功能的可变形粒子，可变形粒子对刚性架桥形成的不规则孔隙进行变形填充，最终形成完全阻止水进入地层的隔离层，起稳定井壁和保护储层的作用。根据刚性粒子紧密堆积理论，再小的刚性粒子相互堆积仍然会存在剩余空间，因此，要求最后一级封堵粒子必须是具有变形变软功能的封堵材料(有机纳米粒子)，而单独使用有机纳米粒子又无法实现架桥作用，因为其变形变软的特点使其容易向地层孔隙中渗滤，找不到支撑点，所以有机、无机纳米处理剂必须同时存在(白小东，蒲晓林.有机/无机复合纳米水基钻井液体系研究[J].石油钻探技术，2010,38(2)：47-50.)。
目前常用的纳米封堵剂中，由于纳米颗粒活性高，易发生团聚而丧失其特性，同时对于一些无机纳米颗粒而言，其刚性较大，进入地层孔喉后易发生脱离、运移，从而影响封堵效果。
然而，在大多数情况下，水基钻井液滤液侵入地层难以避免。泥页岩与水分子接触后发生水化，在水化斥力作用下形成水化膨胀压，进而造成孔隙压力增加和近井壁应力状态改变。因此，抑制泥页岩水化同样不可忽视，其重要性被认为仅次于阻止压力传递，这也是目前研究的重点之一。在化学抑制方面，人们研发出不同种类的页岩抑制剂，主要有无机盐类、有机盐类、高分子聚合物、低分子有机胺类、聚合醇类等。这些抑制剂主要通过抑制粘土表面水化、对泥页岩颗粒进行包被、改变泥页岩表面润湿性及控制钻井液水活度等方法，来抑制泥页岩水化膨胀和分散。上述不同种类的抑制剂虽然一定程度上取得了良好的应用效果，但是仍存在不同的局限性，如无机盐和有机盐类抑制剂使用浓度高，低分子有机胺类抗温性不足等。
综上所述可以看出，目前的泥页岩稳定剂作用形式单一，物理封堵和化学抑制往往难以同时兼顾；且部分泥页岩稳定剂与泥页岩之间的作用力较弱，作用时效短，不能发挥长期稳定作用。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种泥页岩稳定剂及其制备方法。
第一方面，本发明实施例提供一种泥页岩稳定剂，由硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与树枝状聚合物反应获得；
其中，所述硅烷偶联剂的结构式为：
其中，Y的化学结构为
R为碳原子数1～3的烷基；
R1、R2和R3为碳原子数1～4的烷氧基或碳原子数1～3的烷基，但三者不能同时为烷基。
可选的，所述硅烷偶联剂为β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和(3-环氧丙氧基丙基)二甲基乙氧基硅烷中的一种。
可选的，所述树枝状聚合物为端基是胺基的树枝状聚合物，其代数为G4～G10。
可选的，端基是胺基的树枝状聚合物为聚丙烯亚胺树枝状聚合物和/或端胺基聚酰胺-胺树枝状聚合物。
可选的，所述纳米二氧化硅粒径为5～200nm。
进一步优选的，所述纳米二氧化硅粒径为10～100nm。
第二方面，本发明提供一种泥页岩稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米二氧化硅置于真空干燥箱中干燥，然后冷却至室温，置于干燥器内备用；
(2)将干燥的纳米二氧化硅加入到无水有机溶剂中，超声分散得到均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)获得的悬浮液放入烧瓶中，加入硅烷偶联剂，氮气环境下搅拌，加热反应获得第一混合物；
(4)对步骤(3)中获得的第一混合物进行洗涤，离心过滤，干燥，得到硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；
(5)另取一个烧瓶，加入有机溶剂、树枝状聚合物和硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅，通入氮气并搅拌，加热反应获得第二混合物；
(6)将步骤(5)获得的第二混合物冷却至室温，洗涤，离心分离，干燥，得到泥页岩稳定剂。
可选的，步骤(1)中所述真空干燥箱的干燥温度为100～120℃，干燥时间为12h以上。
可选的，步骤(2)中所述有机溶剂为无水甲苯；所述纳米二氧化硅为溶剂的1～6w/v％。
可选的，步骤(3)中所述硅烷偶联剂与所述纳米二氧化硅的质量比为1:1～5:1；所述加热反应为50～100℃下反应2～10h；所述搅拌的转速为100～1000r/min。
进一步优选的，步骤(3)中所述加热反应为50～90℃下反应2～6h；所述搅拌的转速为300～800r/min。
可选的，步骤(4)中所述洗涤采用的溶剂为体积比1:1的甲苯和乙醇；所述离心为8000rpm，20min条件下离心至少3次。
可选的，步骤(5)中所述有机溶剂为三氯甲烷；所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅为溶剂的1～5w/v％；所述树枝状聚合物与所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅质量比为1:1～5:1；所述搅拌的转速为100～1000r/min；所述加热反应为在45～60℃下反应4～24h。
进一步优选的，步骤(5)所述搅拌的转速为200～600r/min；所述加热反应为在50～58℃下反应6～24h。
可选的，步骤(6)所述洗涤采用的溶剂为乙醇；所述离心为8000rpm，20min条件下离心至少3次。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
(1)在纳米二氧化硅表面修饰树枝状聚合物，解决了纳米二氧化硅易团聚的问题，提高了纳米二氧化硅的分散稳定性，改性后的泥页岩稳定剂容易分散在钻井液中；
(2)树枝状聚合物端部含有大量胺基，可在泥页岩颗粒表面形成多点吸附，抑制泥页岩水化膨胀效果非常突出。同时，该多点吸附作用强，使得端胺基树枝状聚合物不易解吸附，能发挥长期稳定作用；
(3)纳米二氧化硅可对微纳米孔隙进行架桥，树枝状聚合物本身为纳米尺寸，且易变形，可对微纳米孔隙进行变形填充，二者协同作用可发挥有效的物理封堵效果；
(4)常规泥页岩稳定剂作用方式单一，如封堵微纳米孔隙和抑制水化往往顾此失彼，难以兼顾，这就要求同时加入不同功能的处理剂以协同作用，由于钻井液为多组分的复杂体系，在井下复杂条件下不同处理剂之间相互作用易导致其性能的弱化或丧失，本发明提供的树枝状聚合物修饰纳米二氧化硅泥页岩稳定剂实现了单一处理剂作用下化学抑制和物理封堵的协调统一，为稳定泥页岩提供了新的思路和方法；
(5)本发明的树枝状聚合物修饰纳米二氧化硅泥页岩稳定剂原理可靠，合成条件可控，重复性好。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
下面详细地描述本公开的示例性实施例。虽然公开了示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种泥页岩稳定剂及其制备方法，其中泥页岩稳定剂具体为树枝状聚合物修饰纳米二氧化硅的泥页岩稳定剂。本发明借助纳米二氧化硅的刚性封堵与纳米尺寸的树枝状聚合物的变形填充，实现刚柔相济的物理封堵，同时通过树枝状聚合物大量的端基与泥页岩表面的强吸附作用抑制泥页岩的水化膨胀，实现高效化学抑制，本发明实现纳米尺度的物理封堵和化学抑制的双重功能，为稳定泥页岩提供新的思路和方法，具有重要的理论意义和应用价值。
本发明涉及一种泥页岩稳定剂，其中泥页岩稳定剂由硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与树枝状聚合物反应获得。
其中，所述硅烷偶联剂的结构如下：
其中，Y的化学结构为
R为碳原子数1～3的烷基；
R1、R2和R3为碳原子数1～4的烷氧基或碳原子数1～3的烷基，但三者不能同时为烷基。
本发明实施例中提供的硅烷偶联剂为β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，商业名称为A-186)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，商业名称为KH-560)、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，CAS号为2602-34-8)、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，CAS号为2897-60-1)和(3-环氧丙氧基丙基)二甲基乙氧基硅烷(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，CAS为17963-04-1)。
所述树枝状聚合物为端基是胺基的树枝状聚合物，其代数为G4～G10。
本发明实施例中提供的树枝状聚合物为聚丙烯亚胺树枝状聚合物(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，商业名称为PPI)和端胺基聚酰胺-胺树枝状聚合物(购自威海晨源分子新材料有限公司，商业名称为PAMAM)，对比实施例中引用参考文献(Liu,etal.Frabication of dendrimer-like PAMAM based on silica nanoparticles.ChineseJournal of Chemistry,2003,21,960-963)，采用发散法分别合成了3.5代(PAMAM-G3.5)和4.5代(PAMAM-G4.5)聚酰胺-胺树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅，然后分别将PAMAM-G3.5和PAMAM-G4.5与氨基乙磺酸反应(保持氨基乙磺酸过量)，得到端基为磺酸基的PAMAM修饰的纳米二氧化硅。
所述纳米二氧化硅粒径为5～200nm。
进一步地，纳米二氧化硅粒径优选为10～100nm。
本发明还涉及一种树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化硅置于真空干燥箱中干燥，然后冷却至室温，置于干燥器内备用。
其中，所述真空干燥箱的干燥温度为100～120℃，干燥时间为12h以上。
(2)将干燥的纳米二氧化硅加入到无水有机溶剂中，超声分散得到均匀的悬浮液。
其中，所述有机溶剂可以是无水甲苯；所述纳米二氧化硅为溶剂的1～6w/v％。
(3)将步骤(2)获得的悬浮液放入烧瓶中，加入硅烷偶联剂，氮气环境下搅拌，加热反应获得第一混合物。
其中，所述硅烷偶联剂与所述纳米二氧化硅的质量比为1:1～5:1；所述加热反应为在50～100℃下反应2～10h，进一步优选的，所述加热反应优选为在50～90℃下反应2～6h；所述搅拌的转速为100～1000r/min，进一步优选的，所述搅拌的转速为300～800r/min。
(4)对步骤(3)中获得的第一混合物进行洗涤，离心过滤，干燥，得到硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅。
其中，洗涤可以采用体积比为1:1的甲苯和乙醇的混合溶剂；所述离心为8000rpm，20min条件下离心至少3次。
(5)在烧瓶中，加入有机溶剂、树枝状聚合物和硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅，通入氮气并搅拌，加热反应获得第二混合物。
其中，所述有机溶剂可以是三氯甲烷；所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅为溶剂的1～5w/v％，所述树枝状聚合物与所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅质量比为1:1～5:1；所述搅拌的转速为100～1000r/min，进一步优选的，所述搅拌的转速为200～600r/min；所述加热反应为在45～60℃下反应4～24h，进一步优选的，所述加热反应优选为在50～58℃下反应6～24h。
(6)将步骤(5)获得的第二混合物冷却至室温，洗涤，离心分离，干燥，得到泥页岩稳定剂。
其中，洗涤可以采用乙醇溶剂；所述离心为8000rpm，20min条件下离心至少3次。
以下列举实施例具体说明本发明的树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅泥页岩稳定剂的制备方法。但本发明并不限于下述实施例。同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
(1)将粒径为12nm的纳米二氧化硅置于105℃真空干燥箱内干燥12h，然后冷却至室温，置于干燥器内备用；
(2)在烧杯中加入250mL无水甲苯和10g干燥的纳米二氧化硅，常温下使用SB-3200DT型超声波清洗仪超声分散30min，得到均匀悬浮液；
(3)将步骤(2)获得的悬浮液放入带有搅拌器、冷凝管、温度计和氮气导气管的四口烧瓶中，加入15g硅烷偶联剂β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，商业名称为A-186)，通入氮气环境下搅拌，搅拌速度设定为800rpm，通过水浴加热至95℃并维持温度稳定，反应2h，获得第一混合物；
(4)将步骤(3)中获得的第一混合物用乙醇洗涤，8000rpm，20min离心3次，在常温下真空干燥，得到A-186改性的纳米二氧化硅，记为C1-SiO2。
(5)在装有搅拌器、N2导气管、温度计和冷凝管的四口烧瓶中，加入250mL三氯甲烷、10g聚丙烯亚胺树枝状聚合物G4(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，商业名称为PPI-G4)及5g C1-SiO2，通入氮气并搅拌，设定搅拌速度为200rpm，通过水浴加热至50℃并维持温度稳定，反应24h，获得第二混合物；
(6)将步骤(5)获得第二混合物冷却至室温，用乙醇洗涤，8000rpm，20min条件下离心3次，在常温下真空干燥，得到泥页岩稳定剂。
实施例2
(1)将粒径为5nm的纳米二氧化硅置于105℃真空干燥箱内干燥12h，然后冷却至室温，置于干燥器内备用；
(2)在烧杯中加入250mL无水甲苯和10g干燥的纳米二氧化硅，常温下使用SB-3200DT型超声波清洗仪超声分散30min，得到均匀悬浮液；
(3)将步骤(2)获得的悬浮液放入带有搅拌器、冷凝管、温度计和氮气导气管的四口烧瓶中，加入20g硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，商业名称为KH-560)，通入氮气环境下搅拌，搅拌速度设定为100rpm，通过水浴加热至90℃并维持温度稳定，反应2h，获得第一混合物；
(4)将步骤(3)中获得的第一混合物用乙醇洗涤，8000rpm，20min条件下离心3次，在常温下真空干燥，得到KH-560改性的纳米二氧化硅，记为C2-SiO2。
(5)在装有搅拌器、N2导气管、温度计和冷凝管的四口烧瓶中，加入250mL三氯甲烷、10g端胺基聚酰胺-胺树枝状聚合物G4(购自威海晨源分子新材料有限公司，商业名称为PAMAM-G4)及5g C2-SiO2，通入氮气并搅拌，设定搅拌速度为1000rpm，通过水浴加热至60℃并维持温度稳定，反应4h，获得第二混合物；
(6)将步骤(5)获得第二混合物冷却至室温，用乙醇洗涤，8000rpm，20min条件下离心3次，在常温下真空干燥，得到泥页岩稳定剂。
实施例3～10和对比实施例1～3的步骤与实施例1和2相同，具体反应物和反应条件如表1-2反应物质加量及合成条件所示。
表1步骤(1)至步骤(4)反应物质加量及合成条件
表2步骤(5)至步骤(6)反应物质加量及合成条件
测试例1TEM测试
该测试用于观察纳米二氧化硅及改性后的分散情况。
将纳米二氧化硅及实施例样品分散在去离子水中，配制成浓度为0.5％的悬浮液，采用透射电镜观察其分散状态，测试结果可以看出纳米二氧化硅颗粒粘连成片，存在团聚现象；而经树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅颗粒间粘连现象明显减少，表明二氧化硅经改性后颗粒的分散稳定性提高。
测试例2粒度分布测试
该测试用于测试纳米二氧化硅及树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅颗粒的粒径分布变化情况。
最终产物的粒径采用NanoBrookomni Zeta电位粒度分析仪测试。测试步骤为将测试样品分散在去离子水中，配制成浓度为0.1w/v的悬浮液，然后超声分散30min，采用激光粒度分析仪测试其粒径分布。测得纳米二氧化硅和树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅的平均粒径，测试结果如表3所示。
参考文献(Liu,et al.Frabication of dendrimer-like PAMAM based onsilica nanoparticles.Chinese Journal of Chemistry,2003,21,960-963)，采用发散法分别合成了3.5代(PAMAM-G3.5)和4.5代(PAMAM-G4.5)聚酰胺-胺树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅，然后分别将PAMAM-G3.5和PAMAM-G4.5与氨基乙磺酸反应(保持氨基乙磺酸过量)，得到端基为磺酸基的PAMAM修饰的纳米二氧化硅，分别命名为PAMAM-G4-SO3H和PAMAM-G5-SO3H。所用纳米二氧化硅粒径为100nm，得到的产物PAMAM-G4-SO3H和PAMAM-G5-SO3H的粒径分别为298.1nm和346.6nm。
表3粒度分布测试结果表
实施例 最终产物粒径/nm
纳米二氧化硅 157.5
实施例1 184.3
实施例2 208.3
实施例3 254.4
实施例4 304.7
实施例5 411.8
实施例6 286.6
实施例7 305.5
实施例8 328.4
实施例9 210.5
实施例10 388.7
对比例1 202.4
对比例2 689.9
对比例3 1088.8
PAMAM-G4-SO3H 298.1
PAMAM-G5-SO3H 346.6
测试例3不同泥页岩稳定剂的性能评价
分别采用页岩膨胀实验和页岩滚动分散实验评价泥页岩稳定剂的化学抑制性能，即抑制泥页岩水化膨胀和分散的性能；同时采用压力传递实验评价泥页岩稳定剂对泥页岩微孔隙的物理封堵性能。实验过程中泥页岩稳定剂的浓度为1w/v％，不同实验的测试步骤分别如下：
页岩膨胀实验测试步骤：取10g烘干的钠基膨润土，在10MPa下压制5min得到岩样，采用NP-1页岩膨胀仪分别测试岩样在不同测试液中的膨胀高度变化，8h后记录岩样总的膨胀高度，与原始高度的比值即为膨胀率。膨胀率越低，表明试液的抑制岩样水化膨胀性能越强。
页岩滚动分散实验测试步骤：在350mL自来水中加入3.5g页岩抑制剂，超声分散后将分散液转入陈化罐，同时加入50g粒径为2～5mm的岩屑(取自胜利油田沙三段)。77℃热滚16h后将岩屑用标准盐水清洗并过40目标准筛，筛余在105℃下烘4h后称重，烘干后的岩屑质量与初始岩屑质量的比值为岩屑回收率，以百分数表示。回收率越高，表明泥页岩稳定剂抑制泥页岩水化分散性能越强。
压力传递实验测试步骤：该测试用于测试样品对泥页岩微纳米孔隙的封堵作用，采用四川盆地龙马溪组天然页岩，切割成直径为25.4mm，厚度为6mm的岩样。为保持实验的平行性，尽量在同一块大的岩样上取样。使用泥页岩水化-力学耦合模拟实验装置进行测试。
测试结果如表4不同泥页岩稳定剂抑制性能评价结果所示。
同时，此处还同时评价了一些纳米材料的泥页岩稳定性能。其中纳米二氧化硅和纳米氧化石墨烯均购自南京先丰纳米材料科技有限公司，其平均粒径分布为12nm和10nm。钻井液用纳米乳液购自山东省东营市胜利油田胜利化工有限责任公司，其平均粒径为120nm。纳米聚合物微球成膜封堵剂购自MAX-SHIELD贝克休斯公司，平均粒径为200nm。
表4不同泥页岩稳定剂抑制性能评价结果
从表4测试结果可知，当页岩中加入的泥页岩稳定剂的浓度为1％时，测试结果显示，实施例1～10能显著降低岩样的线性膨胀率，提高岩屑回收率，表现出优良的抑制泥页岩水化膨胀和分散的性能，同时通过压力传递实验结果可以看出，实施例1～10能在岩样表面的微孔中形成有效的物理封堵层，显著阻缓压力传递速率，泥页岩岩样的渗透率下降率均在80％以上，封堵效果优异。而对比实施例1～3不论是抑制泥页岩水化膨胀分散还是阻缓压力传递效果均不如实施例1～10，同时可以看出，纳米二氧化硅和纳米氧化石墨烯由于没有进行改性，易发生团聚，具有一定的封堵效果，但其抑制泥页岩水化膨胀和分散的效果有限；纳米乳液和纳米聚合物微球MAX-SHIELD均为可变形弹性颗粒，其中MAX-SHIELD封堵微纳米孔隙效果突出，但是其抑制泥页岩水化膨胀和分散性能一般，而纳米乳液虽然抑制泥页岩水化膨胀和分散性能优良，但封堵性能一般。树枝状聚合物PAMAM-G6和PPI-G5分子尺寸均为纳米级，其抑制泥页岩水化膨胀和分散性能优良，但是其封堵性能也较实施例的要差。而端基为磺酸基的聚酰胺-胺树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅，由于其端基为磺酸基，不能有效吸附在泥页岩负电表面，难以降低泥页岩颗粒的水化膨胀和分散，同时其封堵性能也与实施例有一定的差距。
可见，实施例最终产物树枝状聚合物修饰的纳米二氧化硅能同时抑制泥页岩水化膨胀和分散方面以及物理封堵泥页岩微纳米孔隙，优势十分明显。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的构思和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种泥页岩稳定剂，其特征在于，由硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与树枝状聚合物反应获得；
其中，所述硅烷偶联剂的结构式为：
其中，Y的化学结构为
R为碳原子数1～3的烷基；
R1、R2和R3为碳原子数1～4的烷氧基或碳原子数1～3的烷基，但三者不能同时为烷基。
2.如权利要求1所述的泥页岩稳定剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和(3-环氧丙氧基丙基)二甲基乙氧基硅烷中的至少一种。
3.如权利要求1所述的泥页岩稳定剂，其特征在于，所述树枝状聚合物为端基是胺基的树枝状聚合物，其代数为G4～G10。
4.如权利要求3所述的泥页岩稳定剂，其特征在于，所述端基是胺基的树枝状聚合物为聚丙烯亚胺树枝状聚合物和/或端胺基聚酰胺-胺树枝状聚合物。
5.如权利要求1所述的泥页岩稳定剂，其特征在于，所述纳米二氧化硅粒径为10～100nm。
6.制备如权利要求1-5任一所述泥页岩稳定剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米二氧化硅置于真空干燥箱中干燥，然后冷却至室温，置于干燥器内备用；
(2)将干燥的纳米二氧化硅加入到无水有机溶剂中，超声分散得到均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)获得的悬浮液放入烧瓶中，加入硅烷偶联剂，氮气环境下搅拌，加热反应获得第一混合物；
(4)对步骤(3)中获得的第一混合物进行洗涤，离心过滤，干燥，得到硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；
(5)另取一个烧瓶，加入有机溶剂、树枝状聚合物和硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅，通入氮气并搅拌，加热反应获得第二混合物；
(6)将步骤(5)获得的第二混合物冷却至室温，洗涤，离心分离，干燥，得到泥页岩稳定剂。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述有机溶剂为无水甲苯；所述纳米二氧化硅为溶剂的1～6w/v％。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述硅烷偶联剂与所述纳米二氧化硅的质量比为1:1～5:1；所述加热反应为50～90℃下反应2～6h；所述搅拌的转速为300～800r/min。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述洗涤采用的溶剂为体积比1:1的甲苯和乙醇。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述有机溶剂为三氯甲烷；所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅为溶剂的1～5w/v％；所述树枝状聚合物与所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅质量比为1:1～5:1；所述搅拌的转速为200～600r/min；所述加热反应为在50～58℃下反应6～24h。
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