CN109266317A - 一种钻井液用防塌封堵剂及其制备方法与钻井液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田钻井液技术领域的一种钻井液用防塌封堵剂及其制备方法与钻井液。所述钻井液用防塌封堵剂选自壳聚糖纳米凝胶；所述壳聚糖纳米凝胶的平均粒径(D₅₀)为50～500nm；所述壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位为0～+50mV；所述壳聚糖纳米凝胶选自化学交联法、离子凝胶法、沉淀法、乳滴聚结法之一的方法制备而成；所述一种防塌封堵水基钻井液，以钻井液中的水为100重量份计，钻井液用防塌封堵剂的用量为0.1～5重量份，优选为1～2重量份；本发明的壳聚糖纳米凝胶微粒可变形且表面带有正电荷，因而在井下压差的作用下更容易挤入泥页岩纳微米的孔隙和微裂缝，起到有效的防塌封堵作用。本发明中的钻井液可以用于各种油气井，例如直井、定向井、大位移井、水平井等。

Description

一种钻井液用防塌封堵剂及其制备方法与钻井液

技术领域

本发明涉及油田钻井液技术领域，更进一步说，涉及一种钻井液用防塌封堵剂及其制备方法与钻井液。

背景技术

维持井壁稳定的问题是钻井行业的一个世界性难题，该问题在世界上许多油田都存在，并一直没有能够得到很好解决。随着我国油气勘探开发目标进一步面向埋藏在地质条件十分复杂的深层油气资源以及煤层气、页岩气等非常规资源，在钻探过程中常遇到井壁稳定难题，这将导致复杂深井和页岩气水平井钻井速度慢、复杂事故多、钻井周期长、成本高，这些已严重影响了我国油气资源重要接替区勘探开发进程。

钻井过程中90％的井壁失稳事故发生在泥页岩地层。泥页岩中水敏性粘土矿物的水化膨胀产生的膨胀压以及钻井液侵入泥页岩孔隙后产生的孔隙压力均会导致井壁泥页岩有效应力的降低，从而导致强度下降，容易发生井塌等井壁失稳现象。如果能够有效封堵泥页岩纳-微米级的孔隙和微裂缝，则不仅能够避免钻井液中自由水的侵入引起泥页岩水化分散，还能阻止钻井液压力向地层深处传递，从而极大程度提高井壁稳定性。然而，泥页岩地层多为纳米级孔隙，渗透率极低，从而导致常规钻井液无法在泥页岩井壁表面形成较厚的滤饼。此外添加传统降滤失剂的钻井液所形成的滤饼颗粒较大，滤饼不够致密，难以有效阻止自由水侵入泥页岩。

为了阻止钻井液侵入泥页岩地层造成井壁失稳，专利US2013/0264121A1中描述了纳米石墨烯或其衍生纳米材料用于封堵泥页岩微孔隙并维持泥页岩井壁稳定的应用。然而，石墨烯及其衍生物材料成本极为昂贵，且目前仍难以大批量工业生产。公开号为CN104804714A的中国专利中描述了一种纳米棒状的纳晶纤维素作为钻井液封堵降滤失剂的应用。公开号为CN105924599A的中国专利描述了一种接枝丙烯酸共聚物的改性纳米二氧化硅颗粒作为钻井液封堵剂的应用。这些纳米材料均为刚性结构，如果粒径大于地层孔喉或微裂缝，则难以挤入地层并起到有效的封堵作用。此外，这些纳米颗粒表面均携带负电荷，与同样带负电荷的泥页岩会产生静电排斥作用，同样不利于其进入泥页岩纳微米的孔隙和微裂缝。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种钻井液用防塌封堵剂。具体地说涉及一种钻井液用防塌封堵剂及其制备方法与钻井液。本发明的钻井液中使用的防塌封堵剂能克服现有技术中钻井液用防塌封堵剂的上述缺陷，是一种可变形、带正电的纳米凝胶，具体是一种壳聚糖纳米凝胶。所述壳聚糖纳米凝胶是一种壳聚糖分子内交联形成的纳米凝胶微粒。

本发明目的之一是提供一种钻井液用防塌封堵剂，所述防塌封堵剂选自壳聚糖纳米凝胶；

泥页岩地层的孔隙和微裂缝通常在纳微米尺度。例如中国四川龙马溪组泥页岩孔隙主要集中在6～120nm，微裂缝缝宽主要在0.8～2μm。因此，粒径较大的纳米凝胶难以进入地层孔隙和微裂缝，而粒径过小的凝胶微球易于团聚。优选地，所述壳聚糖纳米凝胶的平均粒径(D₅₀)为50～500nm，优选为50～300nm，更优选为50～200nm；

壳聚糖纳米凝胶表面带有正电荷，使其易于粘附在泥页岩孔隙和微裂缝内表面，并抑制泥页岩的水化膨胀和分散。如果正电荷密度过低，纳米凝胶颗粒会因静电吸引作用而易于团聚，造成封堵效果减弱。因此，所述壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位为0～+50mV，优选为0～+30mV，更优选为0～+20mV。

形态不规则的纳米凝胶容易粘连，易团聚。因此本发明的壳聚糖纳米凝胶优选为球形颗粒。

壳聚糖是一种以氨基葡萄糖与N-乙酰葡萄糖胺为单元的天然高分子化合物。通过分子内交联形成的壳聚糖纳米微粒内部为网状凝胶结构，在水中能够吸水溶胀，因而具有可变形的特性，在一定的井底压差作用下能够较容易的挤入井壁泥页岩纳微米级的孔隙和微裂缝。此外，壳聚糖纳米凝胶表面带有大量游离氨基，在水中呈弱碱性，能结合一个氢离子而带正电荷，因而与带负电的泥页岩表面具有相对较大的亲和力，且能够一定程度中和泥页岩中水敏性粘土表面的负电荷，抑制泥页岩的水化膨胀和分散。因此，将可变形且带有正电荷的壳聚糖纳米凝胶颗粒作为适用于水基钻井液的防塌封堵剂，能够起到比传统刚性、负电性纳米颗粒更好的防塌封堵效果。

本发明目的之二是提供一种钻井液用防塌封堵剂的制备方法。

本发明中的壳聚糖纳米凝胶可以通过化学交联法、离子凝胶法、沉淀法、乳滴聚结法等方法制备。通常采用离子凝胶法制备的壳聚糖纳米凝胶粒径分布较窄，且该方法成本较低，工艺简单。优选的，本发明是通过壳聚糖与三聚磷酸钠的离子交联反应制备的。

所述壳聚糖纳米凝胶可通过包括以下步骤的方法进行制备：

将不同重量浓度的三聚磷酸钠水溶液与壳聚糖水溶液(溶于1％醋酸中)以一定体积比混合，通过阴阳离子的静电作用自发形成纳米凝胶；将得到的产物水溶液超声分散，然后离心分离出固相，洗涤、真空干燥，得到粉末状壳聚糖纳米凝胶。

具体地，可包括以下步骤：

将浓度为0.5～3g/L的三聚磷酸钠水溶液与浓度为1～3g/L的壳聚糖溶液(其中，所述壳聚糖溶液的溶剂为10～30g/L醋酸水溶液)以一定体积比1：(1～4)混合，调节pH值为6～9；通过阴阳离子的静电作用自发形成纳米凝胶。将得到的产物水溶液超声分散(可为1min左右)，然后离心分离出固相，并用去离子水和乙醇反复洗涤数次后于60℃真空干燥16h，最终得到粉末状壳聚糖纳米凝胶。

根据上述方法，所述壳聚糖纳米凝胶的粒径和Zeta电位可以简单的通过改三聚磷酸钠和壳聚糖的比例或反应体系的pH而调变。三聚磷酸钠浓度越高，壳聚糖纳米凝胶的粒径越小，Zeta电位也越低。反应体系的pH越低，粒径越大，Zeta电位越高。

国内目前防塌封堵剂大多为刚性结构纳微米颗粒，如果颗粒粒径大于地层孔喉或微裂缝，则难以挤入地层并起到有效的封堵作用。此外，这些纳微米颗粒表面均携带负电荷，与同样带负电荷的泥页岩会产生静电排斥作用，同样不利于其进入泥页岩纳微米的孔隙和微裂缝。本发明的壳聚糖纳米凝胶微粒可变形且表面带有正电荷，在井下压差的作用下更容易挤入泥页岩纳微米的孔隙和微裂缝，从而起到有效的防塌封堵作用，因此具有较好的应用前景。

本发明目的之三是提供一种防塌封堵水基钻井液，包含以下组分：

以钻井液中的水为100重量份计，所述钻井液用防塌封堵剂的用量为0.1～5重量份，优选为1～2重量份。

在本发明中，所述钻井液可以为本领域所熟知的各种水基钻井液，考虑到壳聚糖纳米凝胶带有正电，容易与带负电的膨润土颗粒发生絮凝反应，因而优选情况下，所述钻井液为无土相水基钻井液。

本发明所述无土相水基钻井液的基础流体可以是任何合适的水基流体，其包括但不必要限于：淡水、海水和盐水中的一种或多种混合。盐水基本上可以含有任何合适的盐，包括但不必要限于：基于金属的盐，所述金属为钠、钙、镁、钾、铯，钙和钠的盐是优选的。盐基本上可以含有任何阴离子，优选的阴离子为较廉价的阴离子，其包括但不必要限于氯离子，溴离子，甲酸根，乙酸根和硝酸根。通常，基础流体存在于本发明钻井液中的量在钻井液重量的约35％至约98％的范围内，更优选在约70％至约95％以上。

所述无土相水基钻井液还可加入本领域技术人员所熟知的各种添加剂，其包括但不必要限于：增粘剂，作用为提供钻井液悬浮加重材料和岩屑的性能；降滤失剂，作用为提高钻井液滤失造壁性，减少钻井液中水分向地层的渗透；包被剂，作用为包被岩屑，防止岩屑分散，便于控制钻井液固含量；pH调节剂，作用为调节钻井液pH值在弱碱性范围；页岩抑制剂，作用为抑制泥页岩水化分散，稳定井壁；润滑剂，作用为提高钻井液润滑性；加重剂，作用为提高钻井液密度。

所述添加剂的种类可以为本领域技术人员所熟知的各种添加剂。如所述增粘剂包括但不必要限于：生物聚合物(黄原胶、韦兰胶、卡拉胶等)、改性纤维素(羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素等)、改性淀粉(羟乙基淀粉等)的一种或多种，优选为韦兰胶；所述降滤失剂包括但不必要限于：改性淀粉(羧甲基淀粉、羟乙基淀粉)、改性纤维素(羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素)、褐煤、褐煤树脂、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂、水解聚丙烯腈铵盐中的一种或多种混合，优选为磺化褐煤树脂和羧甲基淀粉的一种或两者组合；所述包被剂包括但不必要限于部分水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺钾盐、阳离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺类共聚物的一种或多种混合，优选为聚丙烯酰胺钾盐；所述页岩抑制剂包括但不必要限于氯化钾、胆碱衍生物(如氯化胆碱)、小阳离子(2，3-环氧丙基三甲基氯化铵)、聚醚二胺的一种或多种混合，优选为氯化胆碱；所述pH调节剂包括但不必要限于氢氧化钠和氢氧化钾的一种或两种混合，优选为氢氧化钾；所述润滑剂可包括但不必要限于非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、石墨、植物油、改性植物油、脂肪酸酯、矿物油和聚醚多元醇中的一种或多种，优选为改性植物油(具体可为磺化蓖麻油)。上述添加剂可以是市售品，也可以根据本领域常规的方法制得，这里不再赘述。所述加重剂可包括但不必要限于铁矿粉、碳酸钙粉、重晶石与赤铁矿的混合物和方铅矿粉中的一种或多种混合，优选为重晶石。

具体地，所述防塌封堵水基钻井液可包含重量份数计的以下组分：

以所述钻井液中的水为100重量份，

所述钻井液用防塌封堵剂0.1～5重量份，优选为1～2重量份；

增粘剂0.1～1重量份，优选为0.2～0.5重量份；

降滤失剂0.2～10重量份，优选为0.5～8重量份；

包被剂0.2～1重量份，优选为0.3～0.8重量份；

加重剂0～80重量份，优选为0～50重量份；

页岩抑制剂0.2～7重量份，优选为2～7重量份；

pH调节剂0.1～0.5重量份，优选为0.1～0.3重量份；

润滑剂0.1～4重量份，优选为1～3重量份。

进一步优选，所述防塌封堵水基钻井液可包含重量份数计的以下组分：

以所述钻井液中的水为100重量份计，

所述钻井液用防塌封堵剂1～2重量份；

增粘剂0.2～0.5重量份；

降滤失剂0.5～8重量份；

包被剂0.3～0.8重量份；

加重剂0～50重量份；

页岩抑制剂2～7重量份；

pH调节剂0.1～0.3重量份；

润滑剂1～3重量份。

在具体实践中，

所述防塌封堵水基钻井液还可包含以重量份数计的以下组分：

水100重量份；

壳聚糖纳米凝胶1～2重量份；

韦兰胶0.2～0.5重量份；

羧甲基淀粉1～2重量份；

磺化褐煤树脂2～4重量份；

聚丙烯酰胺钾盐0.3～0.5重量份；

重晶石10～20重量份；

氯化胆碱1～4重量份；

氢氧化钾0.1～0.2重量份；

磺化蓖麻油1～2重量份。

所述的防塌封堵水基钻井液的制备方法，可包括以下步骤：

将包含所述钻井液用防塌封堵剂在内的组分加入钻井液中，混合均匀即得。

纳米凝胶是一种以纳米颗粒(粒径1～1000nm，通常200nm以内)形式存在的分子内交联的聚合物或多糖凝胶。纳米凝胶具有如下特点：一是颗粒尺寸小，处于纳米尺度。二是能根据外界环境如温度、pH值、溶剂、离子强度等刺激，纳米凝胶体积发生收缩或膨胀，并引起如孔隙度、流变性、表面电荷密度和胶体稳定性等许多物理化学性质的变化。通常可用于药物输送、医学诊断、生物传感器和生物物质分离等领域。

由于目前用于泥页岩地层防塌封堵的纳米材料大多为刚性结构，如果粒径大于地层孔喉或微裂缝，则难以挤入地层并起到有效的封堵作用。此外，这些纳米颗粒表面均携带负电荷，与同样带负电荷的泥页岩会产生静电排斥作用，同样不利于其进入泥页岩纳微米的孔隙和微裂缝。将纳米凝胶作为泥页岩防塌封堵剂，其颗粒粒径和Zeta电位必须在适宜的范围内，否则无法取得较好的效果。颗粒如果太大则难以挤入泥页岩纳微米级的孔隙和微裂缝；颗粒太小则易于在钻井液中团聚；Zeta电位太低则难以与带负电的泥页岩产生较强的亲和力，不利于其进入地层。因此，发明人考虑采用一种可变形且带正电荷的纳米材料作为泥页岩防塌封堵剂。经过大量实践发现壳聚糖纳米凝胶是一种合适的材料。首先该材料具有可变形的特性，在一定的井底压差作用下能够较容易的挤入井壁泥页岩纳微米级的孔隙和微裂缝。此外，壳聚糖纳米凝胶表面带有大量游离氨基，在水中呈弱碱性，能结合一个氢离子而带正电荷，因而与带负电的泥页岩表面具有相对较大的亲和力，且能够一定程度中和泥页岩中水敏性粘土表面的负电荷，抑制泥页岩的水化膨胀和分散。因此，将可变形且带有正电荷的壳聚糖纳米凝胶颗粒作为适用于水基钻井液的防塌封堵剂，能够起到比传统刚性、负电性纳米颗粒更好的防塌封堵效果。

本发明提供的具有特定尺寸的壳聚糖纳米凝胶作为水基钻井液用防塌封堵剂，与现有技术相比的主要优势在于：

(1)本发明的壳聚糖纳米凝胶微粒可变形且表面带有正电荷，因而在井下压差的作用下更容易挤入泥页岩纳微米的孔隙和微裂缝，起到有效的防塌封堵作用。

(2)本发明的壳聚糖纳米凝胶微粒表面带有正电荷，因此进入泥页岩纳微米孔隙和微裂缝中后能够中和泥页岩中水敏性粘土矿物表面的负电荷，从而抑制泥页岩的水化膨胀和分散。

(3)本发明的壳聚糖纳米凝胶微粒生产成本较低，工艺简单。

(4)本发明的壳聚糖纳米凝胶微粒具有良好的生物可降解性，不会对环境造成污染。

(5)本发明中的钻井液可以用于各种油气井，例如直井、定向井、大位移井、水平井等。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。但本发明不受这些实施例的限制。

在本发明中，采用英国马尔文公司型号为Zetasizer Nano ZS的激光粒度仪测定壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位和平均粒径(D₅₀)。采用日本JEOL公司型号为JEM-2100的透射电镜(TEM)观测壳聚糖纳米凝胶颗粒的微观形态。样品的制备方法：将稀释成0.1重量％的壳聚糖纳米凝胶的水分散液滴到碳膜覆盖的铜制微栅上，并用红外灯烘干。

实施例1

向1000mL烧杯置于中加入200mL重量浓度为0.75g/L的三聚磷酸钠溶液和500mL重量浓度为2g/L的壳聚糖溶液(溶于1％醋酸中)，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液将反应体系的pH调至7，然后在室温下搅拌(转速1000转/分)1h。将得到的产物水溶液超声分散1min，然后离心分离出固相，并用去离子水和乙醇反复洗涤数次后于60℃真空干燥16h，最终得到粉末状壳聚糖纳米凝胶A1。通过激光粒度仪测定产物壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位为28.1mV，平均粒径为355nm。通过透射电镜(TEM)观测产物壳聚糖纳米凝胶为球状颗粒。

实施例2

向1000mL烧杯置于中加入200mL重量浓度为1.25g/L的三聚磷酸钠溶液和500mL重量浓度为2g/L的壳聚糖溶液(溶于1％醋酸中)，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液将反应体系的pH调至7，然后在室温下搅拌(转速1000转/分)1h。将得到的产物水溶液超声分散1min，然后离心分离出固相，并用去离子水和乙醇反复洗涤数次后于60℃真空干燥16h，最终得到粉末状壳聚糖纳米凝胶A2。通过激光粒度仪测定产物壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位为20.2mV，平均粒径为268nm。通过透射电镜(TEM)观测产物壳聚糖纳米凝胶为球状颗粒。

实施例3

向1000mL烧杯置于中加入200mL重量浓度为2.0g/L的三聚磷酸钠溶液和500mL重量浓度为2g/L的壳聚糖溶液(溶于1％醋酸中)，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液将反应体系的pH调至7，然后在室温下搅拌(转速1000转/分)1h。将得到的产物水溶液超声分散1min，然后离心分离出固相，并用去离子水和乙醇反复洗涤数次后于60℃真空干燥16h，最终得到粉末状壳聚糖纳米凝胶A3。通过激光粒度仪测定产物壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位为9.1mV，平均粒径为128nm。通过透射电镜(TEM)观测产物壳聚糖纳米凝胶为球状颗粒。

实施例4

向1000mL烧杯置于中加入200mL重量浓度为2g/L的三聚磷酸钠溶液和500mL重量浓度为2g/L的壳聚糖溶液(溶于1％醋酸中)，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液将反应体系的pH调至9，然后在室温下搅拌(转速1000转/分)1h。将得到的产物水溶液超声分散1min，然后离心分离出固相，并用去离子水和乙醇反复洗涤数次后于60℃真空干燥16h，最终得到粉末状壳聚糖纳米凝胶A4。通过激光粒度仪测定产物壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位为7.8mV，平均粒径为89nm。通过透射电镜(TEM)观测产物壳聚糖纳米凝胶为球状颗粒。

效果实施例1

取一块岩心和一张聚四氟乙烯微孔滤膜(孔径约0.3μm，购自浙江海宁市正兴特种过滤设备制造有限公司)、475mL水、25g防塌封堵剂。防塌封堵剂分别为上述实施例产品(A1～A4)和市售纳米二氧化硅颗粒B1和B2(平均粒径分别为120nm和200nm，购自美国Sigma-Aldrich公司)。将水和防塌封堵剂混合并搅拌均匀，然后将混合溶液加入到高温高压渗透性堵漏测试仪(美国Fann公司Fann206846型)中，先放入聚四氟乙烯微孔滤膜然后放入人造岩心，安装好仪器。压力设为：100psi(0.69Mpa)。记录60s流出液体的体积FL'；

另取一块岩心和一张聚四氟乙烯微孔滤膜、500mL水。将500mL水加入到仪器中，先放入聚四氟乙烯微孔滤膜然后放入人造岩心，安装好仪器。压力设为：100psi(0.69Mpa)记录60s流出液体的体积FL；计算封堵率C(结果如表1所示)：

式中：

C：封堵率，％；FL：清水流出的液体体积，mL；FL'：样品流出的液体体积，mL。

表1

样品	60s流出体积/mL	封堵率C/％
			水	331	--
A1	212	35.9
			A2	87	73.7
A3	42	87.3
			A4	23	93
B1	156	52.9
			B2	225	32

从表1中可以看出，壳聚糖纳米凝胶(实施例产品A2～A4)相比市售的纳米二氧化硅具有更为优异的封堵效果。而实施例产品A1的封堵效果较差，这是因为A1的粒径已经超过了微滤膜的孔径，因而难以通过微滤膜进入岩心孔隙。应用实施例1～4

按照以下配方配置水基钻井液：100重量份的水，0.2重量份的氢氧化钾，0.4重量份的韦兰胶(郑州明欣化工产品有限公司)，0.5重量份的聚丙烯酰胺钾盐(吴江市诺普化工有限公司)，1重量份的羧甲基淀粉(西安康诺化工有限公司)，3重量份的磺化褐煤树脂(黑龙江聚丰腐植酸开发有限公司)，2重量份的磺化蓖麻油(广州市鸿都化工有限公司)，3重量份的氯化胆碱(国药集团)，10重量份的重晶石(密度4.2g/cm³，灵寿县振方矿产加工厂)，以及分别加入1重量％的制备例1～4的防塌封堵剂，从而得到钻井液C1～C4。

应用对比例1～2

根据应用实施例1～4所述的配方，所不同的是，分别加入1重量份的市售纳米二氧化硅(120nm和200nm)代替实施例1～4使用的防塌封堵剂，从而制得钻井液D1、D2。

效果实施例2

分别对钻井液C1～C4、D1～D2在未进行老化处理的情况下和在150℃老化16h处理后的情况下，测定中压滤失量(FL_API)和高温高压滤失量(FL_HTHP)，结果如表2所示。其中：滤失量(FL)是根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的，单位为mL。

表2

从表2中可以看出，添加有壳聚糖纳米凝胶作为防塌封堵剂的本发明的钻井液C1～C4具有较低的中压和高温高压滤失量，而添加纳米二氧化硅的钻井液D1和D2的滤失量相对较高。说明本发明钻井液使用的壳聚糖纳米凝胶起到了较好的封堵作用，效果优于纳米二氧化硅这种刚性纳米颗粒。

Claims (10)

1.一种钻井液用防塌封堵剂，其特征在于所述防塌封堵剂选自壳聚糖纳米凝胶；

所述壳聚糖纳米凝胶的平均粒径(D₅₀)为50～500nm，优选为50～300nm；

所述壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位为0～+50mV，优选为0～+30mV。

2.根据权利要求1所述的一种钻井液用防塌封堵剂，其特征在于：

所述壳聚糖纳米凝胶的平均粒径(D₅₀)为50～300nm，优选为50～200nm；所述壳聚糖纳米凝胶的Zeta电位为0～+30mV，优选为0～+20mV；所述壳聚糖纳米凝胶为球形颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的一种钻井液用防塌封堵剂的制备方法，其特征在于：

所述壳聚糖纳米凝胶的制备方法选自化学交联法、离子凝胶法、沉淀法、乳滴聚结法之一；优选离子凝胶法；更优选通过壳聚糖与三聚磷酸钠的离子交联反应制成。

4.根据权利要求3所述的一种钻井液用防塌封堵剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将浓度为0.5～3g/L的三聚磷酸钠水溶液与浓度为1～3g/L的壳聚糖溶液；以体积比1：(1～4)进行混合，调节pH值为6～9；通过阴阳离子的静电作用自发形成纳米凝胶；将得到的产物水溶液超声分散，然后离心分离出固相，洗涤、真空干燥，得到粉末状壳聚糖纳米凝胶；其中，所述壳聚糖溶液的溶剂为10～30g/L醋酸水溶液。

5.一种防塌封堵水基钻井液，包含权利要求1或2所述的一种钻井液用防塌封堵剂或者包含权利要求3或4所述方法制备的钻井液用防塌封堵剂，其特征在于包含以下组分：

以钻井液中的水为100重量份计，所述钻井液用防塌封堵剂的用量为0.1～5重量份，优选为1～2重量份。

6.根据权利要求5所述的一种防塌封堵水基钻井液，其特征在于：

所述防塌封堵水基钻井液包含以重量份数计的以下组分：

以所述钻井液中的水为100重量份计，

所述钻井液用防塌封堵剂0.1～5重量份，优选为1～2重量份；

增粘剂0.1～1重量份，优选为0.2～0.5重量份；

降滤失剂0.2～10重量份，优选为0.5～8重量份；

包被剂0.2～1重量份，优选为0.3～0.8重量份；

加重剂0～80重量份，优选为0～50重量份；

页岩抑制剂0.2～7重量份，优选为2～7重量份；

pH调节剂0.1～0.5重量份，优选为0.1～0.3重量份；

润滑剂0.1～4重量份，优选为1～3重量份。

7.根据权利要求6所述的一种防塌封堵水基钻井液，其特征在于：

所述防塌封堵水基钻井液包含以重量份数计的以下组分：

以所述钻井液中的水为100重量份计，

所述钻井液用防塌封堵剂1～2重量份；

增粘剂0.2～0.5重量份；

降滤失剂0.5～8重量份；

包被剂0.3～0.8重量份；

加重剂0～50重量份；

页岩抑制剂2～7重量份；

pH调节剂0.1～0.3重量份；

润滑剂1～3重量份。

8.根据权利要求6所述的一种防塌封堵水基钻井液，其特征在于：

所述增粘剂选自黄原胶、韦兰胶、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素、羟乙基淀粉中的至少一种；

所述降滤失剂选自羧甲基淀粉、褐煤、褐煤树脂、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂、水解聚丙烯腈铵盐中的至少一种，优选为磺化褐煤树脂和羧甲基淀粉中的至少一种；

所述包被剂选自部分水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺钾盐、阳离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺类共聚物中的至少一种；

所述加重剂选自铁矿粉、碳酸钙粉、重晶石、赤铁矿、方铅矿粉中的至少一种；

所述页岩抑制剂选自氯化钾、氯化胆碱、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、聚醚二胺中的至少一种；

所述pH调节剂选自氢氧化钠和氢氧化钾的至少一种；

所述润滑剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、石墨、植物油、改性植物油、脂肪酸酯、矿物油和聚醚多元醇中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的一种防塌封堵水基钻井液，其特征在于：

所述防塌封堵水基钻井液包含以重量份数计的的以下组分：

水100重量份；

壳聚糖纳米凝胶1～2重量份；

韦兰胶0.2～0.5重量份；

羧甲基淀粉1～2重量份；

磺化褐煤树脂2～4重量份；

聚丙烯酰胺钾盐0.3～0.5重量份；

重晶石10～20重量份；

氯化胆碱1～4重量份；

氢氧化钾0.1～0.2重量份；

磺化蓖麻油1～2重量份。

10.根据权利要求5～9之任一项所述的一种防塌封堵水基钻井液的制备方法，包括以下步骤：

将包含所述钻井液用防塌封堵剂在内的组分加入钻井液中，混合均匀即得。