CN116410710B - 一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂及其制备方法与应用，所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂包括有机‑无机杂化高温悬浮组分和有机微交联超高温悬浮组分，两者质量比为1:1.9‑2.5；其中，所述有机‑无机杂化高温悬浮组分包括表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料，两者质量比为8.6‑9.2:1。本发明所提供的该复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂为一种低温条件下易掺混、粘度低，高温、超高温(200℃)环境下切力大、悬浮能力强，既可有效悬浮冲洗隔离液体系中的固相颗粒、防止游离液产生和密度波动，还能保证其流变性、可泵性和冲洗效率的高效复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂及其制备方法与应用，属于油田开发过程中深井、超深井钻完井及固井用冲洗隔离液外加剂技术领域。
背景技术
冲洗隔离液作为有效分隔钻井液与水泥浆、避免水泥浆污染，驱替钻井液、剥离泥饼、改善界面性能，平衡地层压力，改善油气井封固质量的井下工作液，已在固井施工中得到广泛应用。然而，随着勘探开发的不断深入，深井、超深井、大位移水平井数量不断增加，井底温度高，地层压力大，封固段长、大肚子糖葫芦井眼多，套管串居中度降低、窄间隙处顶替效率低等问题凸显，对冲洗隔离液体系的密度、抗温能力、沉降稳定性等施工性能提出了更高的要求。
冲洗隔离液体系主要由悬浮剂、加重材料、冲洗剂、抗污染剂等组分构成，其本质上是由多种不同密度、不同属性的固相和液相物质组成的沉降不稳定体系。高温、超高温工况下，冲洗隔离液体系中悬浮的固相颗粒布朗运动加快，溶于液相的高分子材料柔顺性增大、分子链易断裂失效，从而导致体系稳定性降低、游离液增加，甚至出现固相沉淀，存在桥堵、窜槽等风险，严重影响深井、超深井注替施工安全、封固质量及后期勘探开发效果。
目前，冲洗隔离液用悬浮剂主要分为以下几大类：一是硅藻土、凹凸棒土、膨润土、山软木土等无机矿物材料，其可在水介质中分散成絮状物质，产生层面带负电荷，端面带正电荷的微粒薄片，以端-端、端-面结合形成网状结构，并使大量自由水转变成束缚水，在水中起到支撑骨架的作用。二是黄原胶(XC)、羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)、羟乙基纤维素(CMC)等天然高分子及其改性材料，利用其遇水增稠增粘特性赋予冲洗隔离液悬浮能力。三是人工合成高分子材料，通过分子链上含有的亲水基团(酰胺基、羧基)和较高的分子量提高冲洗隔离液体系的粘度及切应力，防止固相颗粒沉降。然而，无机矿物材料比表面积大，对自由水吸附能力强，不仅高温悬浮能力有限，而且制备高密度冲洗隔离液时浆体粘稠、不易泵送；天然高分子材料及其改性产品受原材料制约、质量存在波动，漏斗粘度大，且抗温能力有限(150℃)、易受热分解。合成高分子聚合物的分子结构可人工设计、性能稳定，是近年来功能性材料发展的重点方向之一，但在冲洗隔离液悬浮剂应用方面，仍存在低温稠度增大、高温切力降低、抗温能力有限(180℃)等问题，尚难以满足超高温(200℃)、高密度(2.60g/cm3)工况需要，制约了冲洗隔离液体系的适用性。
综上所述，超高温(200℃)、高密度(2.60g/cm3)工况下，现有冲洗隔离液悬浮剂大多存在低加量时悬浮能力有限、加重材料颗粒易沉降，大加量时低温粘稠，高温切力减小、悬浮能力降低的不足，综合性能仍有改进和提升的空间。
因此，提供一种新型复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂。
本发明的另一个目的还在于提供以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的制备方法。
本发明的又一个目的还在于提供一种冲洗隔离液体系，其包括以上所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂。
本发明的再一个目的还在于提供以上所述的冲洗隔离液体系在深井、超深井、大位移水平井固井施工中的应用。
本发明的最后一个目的还在于提供一种深井、超深井、大位移水平井固井施工方法，其利用以上所述的冲洗隔离液体系。
本发明结合化学、材料学的研究进展，通过对无机矿物材料进行表面改性和接枝聚合，提高悬浮能力、优化表面电荷分布、减小聚沉几率，制备了有机-无机杂化高温悬浮组分；引入交联剂和空间位阻大、刚性高的活性单体，优化聚合物分子链的微观结构、提高旋转自由能、改善抗温性能，制备了有机微交联超高温悬浮组分；在此基础上，将两种组分进行复配制得了耐温能力强、综合性能良好的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其对保证深井、超深井、大位移水平井的固井施工安全和勘探开发效益具有重要的现实意义。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其中，所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂包括有机-无机杂化高温悬浮组分和有机微交联超高温悬浮组分，两者质量比为1:1.9-2.5；其中，所述有机-无机杂化高温悬浮组分包括表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料，两者质量比8.6-9.2:1。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料是利用硅烷偶联剂及含有碳碳双键的功能单体对无机矿物材料进行表面接枝制得的；
其中，所述含有碳碳双键的功能单体包括抗高温的大分子功能单体，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)以及耐温性较高的酰胺基功能单体。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料是通过包括如下步骤的制备方法制得：
首先将无机矿物材料及硅烷偶联剂于水中混合并进行反应，得到表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料；然后将表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料、抗高温的大分子功能单体、甲基丙烯酸羟乙酯以及酰胺基功能单体于水中混合均匀得到悬浊液；再利用pH调节剂调节所述悬浊液的pH值后补充水以调整其中的固相含量；再于保护气体气氛下加入引发剂进行自由基聚合反应，反应结束后得到所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，利用pH调节剂调节所述悬浊液的pH值至6-7。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述pH调节剂包括氢氧化钠(NaOH)水溶液和/或稀盐酸。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，补充水调整悬浊液中的固相含量为15-23wt％。在本发明的一些实施例中，补充水调整悬浊液中的固相含量为18wt％。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述保护气体包括高纯氮气(N2)或高纯氩气(Ar)。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述引发剂为自由基聚合反应中常见的引发剂，例如可包括过硫酸铵(APS)、过硫酸钾(KPS)或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044)中的一种或多种。其中，本发明对所述引发剂的具体用量不做具体要求，本领域技术人员可以根据实际作业需要合理调整其用量，只要保证可以实现引发自由基聚合反应的目的即可。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述自由基聚合反应的温度为45-60℃，时间为3-4h。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述制备方法还包括：停止通入保护气体，加入阻聚剂，同时升温至70-90℃并保持20-40min，以终止自由基聚合反应，反应结束后，冷却至室温，再经高速离心、清水洗涤、干燥磨细得到所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料；
优选地，所述阻聚剂包括对苯醌、甲基氢醌、2,5-二叔丁基对苯二酚及对羟基苯甲醚中的一种或几种的组合。
其中，加入阻聚剂，同时升温至70-90℃可使阻聚剂充分发挥作用；另外，本发明对所述阻聚剂的具体用量不做具体要求，本领域技术人员可以根据实际作业需要合理调整其用量，只要保证可以实现终止自由基聚合反应的目的即可。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述无机矿物材料包括膨润土、凹凸棒土及海泡石，三者的质量比为12-15:5-8:1。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)中的一种。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述抗高温的大分子功能单体包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、苯乙烯磺酸钠(SSS)中的一种或两种。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述酰胺基功能单体为耐温性较高的酰胺基功能单体，包括N,N’-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)中的一种或两种。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料是利用阳离子表面活性剂对无机矿物材料进行表面活性剂改性制得的。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料是通过包括如下步骤的制备方法制得：
将阳离子表面活性剂及无机矿物材料于水中混合均匀，于恒温超声条件下对所得悬浊液进行处理，再经冷却、高速离心、清水洗涤、干燥磨细后得到所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述恒温超声条件为：于50-70r/min、30℃条件下，超声10-15min。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述无机矿物材料包括膨润土、凹凸棒土及海泡石，三者的质量比为12-15:5-8:1。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述阳离子表面活性剂包括十八烷基三甲基氯化铵(OTMAC)、十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC)中的一种或几种的组合。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述有机微交联超高温悬浮组分是由含有碳碳双键的功能单体交联剂作用下通过自由基聚合制得的；
其中，所述含有碳碳双键的功能单体包括抗高温的大分子功能单体、丙烯酰胺(AM)、耐温性较高的酰胺基功能单体及甲基丙烯酸(MAA)。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述抗高温的大分子功能单体包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、苯乙烯磺酸钠(SSS)中的一种或两种。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述酰胺基功能单体为耐温性较高的酰胺基功能单体，包括N,N’-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)中的一种或两种。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述交联剂包括N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、1,9-癸二烯、1,6-庚二烯及1,5-辛二烯中的一种或几种的组合。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述有机微交联超高温悬浮组分是通过包括如下步骤的制备方法制得：
首先将抗高温的大分子功能单体、丙烯酰胺及交联剂于水中混合均匀得到第一均匀混合物；然后加入酰胺基功能单体及甲基丙烯酸混合均匀得到第二均匀混合物；再利用pH调节剂调节第二均匀混合物的pH值后补充水以调整固含量；再于保护气体气氛下加入引发剂进行自由基聚合反应，反应结束后得到所述有机微交联超高温悬浮组分。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，利用pH调节剂调节第二均匀混合物的pH值至6-7。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述pH调节剂包括氢氧化钠(NaOH)水溶液和/或稀盐酸。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，补充水使第二均匀混合物的固含量为15-18wt％。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述保护气体包括高纯氮气(N2)或高纯氩气(Ar)。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述引发剂为自由基聚合反应中常见的引发剂，例如可包括过硫酸铵(APS)、过硫酸钾(KPS)或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044)中的一种或多种。其中，本发明对所述引发剂的具体用量不做具体要求，本领域技术人员可以根据实际作业需要合理调整其用量，只要保证可以实现引发自由基聚合反应的目的即可。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述自由基聚合反应的温度为45-55℃，时间为5-6h。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，所述制备方法还包括：停止通入保护气体，加入阻聚剂，同时升温至70-90℃并保持20-40min，以终止自由基聚合反应，反应结束后，冷却至室温出料，再经喷雾干燥后即制得所述有机微交联超高温悬浮组分；
优选地，所述阻聚剂包括对苯醌、甲基氢醌、2,5-二叔丁基对苯二酚及对羟基苯甲醚中的一种或几种的组合。
其中，加入阻聚剂，同时升温至70-90℃可使阻聚剂充分发挥作用；另外，本发明对所述阻聚剂的具体用量不做具体要求，本领域技术人员可以根据实际作业需要合理调整其用量，只要保证可以实现终止自由基聚合反应的目的即可。
作为本发明以上所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的一具体实施方式，其中，以所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的总重量为100％计，其原料包含15.9-19.2％的无机矿物材料、4.3-5.2％的硅烷偶联剂、1.2-1.5％的阳离子表面活性剂，余量为含有碳碳双键的功能单体以及交联剂；其中，大分子功能单体的含量为35.1-38.5％、酰胺基功能单体的含量为15.5-17.4％、甲基丙烯酸羟乙酯的含量为1.4-1.7％、丙烯酰胺的含量为11.2-12.2％、甲基丙烯酸的含量为7.5-8.2％以及交联剂的含量为1.9-2.0％。
另一方面，本发明还提供了以上所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：
S1：将表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料按比例混合均匀，得到有机-无机杂化高温悬浮组分；
S2：将有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分按比例混合均匀，得到所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂。
作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，S1中，表面接枝亲水基团的无机矿物材料的制备包括：
首先将无机矿物材料及硅烷偶联剂于水中混合并进行反应，得到表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料；然后将表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料、抗高温的大分子功能单体、甲基丙烯酸羟乙酯以及酰胺基功能单体于水中混合均匀；再利用pH调节剂调节所得悬浊液的pH值后补充水以调整其中的固相含量；再于保护气体气氛下加入引发剂进行自由基聚合反应，反应结束后得到所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料。
作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，S1中，表面接枝亲水基团的无机矿物材料的制备具体包括：
1)按照以上质量比称取无机矿物材料倒入反应器中，加入去离子水，以1000-1500r/min高速搅拌20-30min，同时升温至45-60℃；
2)称取硅烷偶联剂，在3-4h内滴加到反应器中得到悬浊液；
3)用高速离心机分离上述悬浊液，将位于离心管底部、表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料用去离子水洗涤、备用；
4)按照质量比，称取去离子水，表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料，抗高温的大分子功能单体，HEMA以及耐温性较高的酰胺基功能单体，倒入反应器，在120-150r/min搅拌均匀；
5)利用pH调节剂，将以上获得的悬浊液的pH值调至6-7；
6)补充一定量的去离子水，使得悬浊液中的固相含量达到15-23wt％；
7)通入保护气体，升温至反应温度，即为45-60℃；
8)加入引发剂，保温、搅拌，反应3-4h；
9)关闭保护气体，加入阻聚剂，同时升温至70-90℃并保持20-40min，以终止自由基聚合反应；
10)反应结束后，冷却至室温，高速离心、清水洗涤、干燥磨细后，即得到表面接枝亲水基团的无机矿物材料，倒出备用。
作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，S1中，表面阳离子单体改性的无机矿物材料的制备包括：
将阳离子表面活性剂及无机矿物材料于水中混合均匀，于恒温超声条件下对所得悬浊液进行处理，再经冷却、高速离心、清水洗涤、干燥磨细后得到所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料。
作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，S1中，表面阳离子单体改性的无机矿物材料的制备具体包括：
1)按照质量比，在反应器中加入去离子水，一种或几种阳离子表面活性剂，在120-150r/min搅拌均匀；
2)按照质量比，向反应器中加入无机矿物材料，在120-150r/min搅拌均匀，得到悬浊液；
3)将上述悬浊液移入恒温超声波反应器，在50-70r/min、30℃条件下，超声10-15min；
4)冷却，高速离心、清水洗涤、干燥磨细后，即得到表面阳离子单体改性的无机矿物材料，倒出备用。
作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，S2中，有机微交联超高温悬浮组分的制备包括：
首先将抗高温的大分子功能单体、丙烯酰胺及交联剂于水中混合均匀得到第一均匀混合物；然后加入酰胺基功能单体及甲基丙烯酸混合均匀得到第二均匀混合物；再利用pH调节剂调节第二均匀混合物的pH值后补充水以调整固含量；再于保护气体气氛下加入引发剂进行自由基聚合反应，反应结束后得到所述有机微交联超高温悬浮组分。
作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，S2中，有机微交联超高温悬浮组分的制备具体包括：
(1)按照质量比，称取抗高温的大分子功能单体中的一种或两种倒入反应器内；
(2)称取AM和交联剂MBA倒入反应器内，加入去离子水，在100-120r/min搅拌均匀；
(3)称取耐温性较高的酰胺基功能单体中的一种或两种倒入反应器内，在100-120r/min搅拌均匀；
(4)称取MAA倒入反应器内，在100-120r/min搅拌均匀；
(5)利用pH调节剂，将溶液pH值调至6-7；
(6)补充一定量的去离子水，使得溶液的固含量为15-18wt％；
(7)通入保护气体，升温至反应温度，即为45-55℃；
(8)加入引发剂，保温、搅拌，反应5-6h；
(9)关闭保护气体，加入阻聚剂，同时升温至70-90℃并保持20-40min，以终止自由基聚合反应；
(10)反应结束后，冷却至室温出料，喷雾干燥，制得的干粉即为有机微交联超高温悬浮组分，倒出备用。
又一方面，本发明还提供了一种冲洗隔离液体系，其中，所述冲洗隔离液体系包括以上所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂。
再一方面，本发明还提供了以上所述的冲洗隔离液体系在深井、超深井、大位移水平井固井施工中的应用。
最后一方面，本发明还提供了一种深井、超深井、大位移水平井固井施工方法，其中，所述方法利用以上所述的冲洗隔离液体系。
本发明通过表面接枝和表面活性剂改性制备了有机-无机杂化高温悬浮组分，通过自由基聚合制备了有机微交联超高温悬浮组分，再将两组分按一定比例混配，制得了低温条件下易掺混、粘度低，高温、超高温(200℃)环境下切力大、悬浮能力强，既可有效悬浮冲洗隔离液体系中的固相颗粒、防止游离液产生和密度波动，还能保证其流变性、可泵性和冲洗效率的高效复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂。
其中，有机-无机杂化高温悬浮组分包括表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面接离子单体改性的无机矿物材料两部分，前者首先利用硅烷偶联剂在无机矿物材料(膨润土、凹凸棒土及海泡石)表面引入具有反应活性的碳碳双键(-C＝C-)，然后利用含有磺酸基团(-SO3 -)的AMPS或含有苯环的SSS提高无机矿物材料的热稳定性，利用DMAA和/或N-MAM中的氨基(-NH2)提高浆体粘度、改善高温工况下对固相颗粒的悬浮能力，利用HEMA中的羟基(-OH)提高产物的吸附性和络合能力；后者利用阳离子表面活性剂优化悬浮剂的电荷分布，抑制固相颗粒团聚沉降，保证浆体的流变性。
对于有机微交联超高温悬浮组分而言，含有磺酸基团(-SO3 -)的AMPS或含有苯环的SSS能够增大聚合物分子的刚性和耐温性；AM、DMAA、N-MAM及MAA中含有大量的羰基(-C＝O)、酰胺基(-CONH2)、羧基(-COOH)等亲水基团，能够提高浆体粘度和切力，实现悬浮稳定功效；少量交联剂MBA的加入，可将聚合物的分子结构由一维的直链型优化为三维体型，从而赋予聚合物更高的抗温能力，抑制聚合物高温断链、降低粘温效应的影响。
综上，本发明所提供的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂兼具无机、有机材料的特性，在保证流变性的同时，可将密度为2.20-2.60g/cm3的隔离液在200℃工况下的游离液控制在0mL、静置2h的密度差不超过0.030g/cm3，有效提高了高密度隔离液体系高温、超高温条件下的沉降稳定，对保证深井、超深井、大位移水平井的固井施工安全，改善封固质量具有重要的现实意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明测试例2中，由悬浮剂B配制的隔离液(2.20g/cm3)于200℃的中停实验曲线。
图2为本发明测试例2中，由悬浮剂B配制的隔离液(2.60g/cm3)于200℃的中停实验曲线。
具体实施方式
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式给出。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定的范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有以这种方式进行限定的范围是可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是可以预料到的。此外，如果列出的最小范围值为1和2，列出的最大范围值为3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。
在本发明中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本发明中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。
在本发明中，如果没有特别的说明，本发明所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
在本发明中，如果没有特别的说明，本发明所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附表、附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。下列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，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其是通过包括如下具体步骤的制备方法制得的：
第一步，有机-无机杂化高温悬浮组分的制备：
(1)表面接枝亲水基团的无机矿物材料的制备：
1.1)称取10重量份无机矿物材料(所述无机矿物材料由膨润土、凹凸棒土及海泡石组成，三者的质量比为65:30:5)倒入反应器中，加入100重量份去离子水，以1000r/min高速搅拌30min，同时升温至45℃；
1.2)称取3重量份KH550，在4h内滴加到反应器中，得到悬浊液；
1.3)用高速离心机分离上述悬浊液，将位于离心管底部、表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料用去大量离子水洗涤、备用；
1.4)称取一定量的去离子水，13重量份表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料，1重量份SSS，1重量份HEMA和3重量份DMAA，倒入反应器，以120r/min的转速搅拌均匀；
1.5)利用氢氧化钠(NaOH)水溶液将pH值调至6；
1.6)补充一定量的去离子水，使悬浊液的固相含量达到18wt％；
1.7)通入N2，升温至45℃；
1.8)加入引发剂VA-044，保温、搅拌，反应4h；
1.9)关闭N2，加入对羟基苯甲醚阻聚剂，同时升温至85℃并保持20min，以终止自由基聚合反应；
1.10)反应结束后，冷却至室温，高速离心、清水洗涤、干燥磨细后，即得到所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料倒出备用。
(2)表面阳离子单体改性的无机矿物材料的制备：
2.1)在反应器中加入100重量份去离子水，7.5重量份OTMAC，以120r/min的转速搅拌均匀；
2.2)再加入10重量份无机矿物材料(所述无机矿物材料由膨润土、凹凸棒土及海泡石组成，三者的质量比为65:30:5)，以120r/min的转速搅拌均匀；
2.3)将2.2)中所得悬浊液移入恒温超声波反应器，在50r/min、30℃条件下，超声15min；
2.4)冷却，高速离心、清水洗涤、干燥磨细后，得到表面阳离子单体改性的无机矿物材料倒出备用。
(3)有机-无机杂化高温悬浮组分的制备：
将表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料按9:1的质量比例混合，搅拌均匀，倒出备用。
第二步，有机微交联超高温悬浮组分的制备：
a、称取9重量份AMPS、3重量份AM和0.5重量份MBA倒入反应器内，加入一定量的去离子水，以100r/min的转速搅拌均匀；
b、称取3重量份N-MAM，2重量份MAA倒入反应器内，以100r/min的转速搅拌均匀；
c、利用稀盐酸将溶液pH值调至6.5；
d、补充一定量的去离子水，使得溶液的固含量为15wt％；
e、通入N2，并开动搅拌，升温至45℃；
f、加入引发剂VA-044，保温、搅拌，反应6h；
g、关闭保护气体，加入对羟基苯甲醚阻聚剂，同时升温至85℃并保持20min，以终止自由基聚合反应；
h、反应结束后，冷却至室温出料，喷雾干燥，制得所述有机-无机杂化高温悬浮组分，倒出备用。
第三步，复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的制备：
将有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分按质量比1:1.9的比例混合、搅拌均匀，所得固体混合物即为复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，共100重量份，记为悬浮剂A；
实施例1中，以所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的总重量为100重量份计，其所使用的原料的重量份数如表1所示。
表1
实施例2
本实施例提供了一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其是通过包括如下具体步骤的制备方法制得的：
第一步，有机-无机杂化高温悬浮组分的制备：
(1)表面接枝亲水基团的无机矿物材料的制备：
1.1)称取10重量份无机矿物材料(所述无机矿物材料由膨润土、凹凸棒土及海泡石组成，三者的质量比为65:30:5)倒入反应器中，加入100重量份去离子水，以1200r/min高速搅拌25min，同时升温至50℃；
1.2)称取3重量份KH570，在4h内滴加到反应器中，得到悬浊液；
1.3)用高速离心机分离上述悬浊液，将位于离心管底部、表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料用去大量离子水洗涤、备用；
1.4)称取一定量的去离子水，13重量份表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料，1重量份SSS，1重量份HEMA和3重量份DMAA，倒入反应器，以140r/min的转速搅拌均匀；
1.5)利用氢氧化钠(NaOH)水溶液将pH值调至7；
1.6)补充一定量的去离子水，使悬浊液的固相含量达到18wt％；
1.7)通入Ar，升温至50℃；
1.8)加入引发剂APS，保温、搅拌，反应4h；
1.9)关闭Ar，加入甲基氢醌阻聚剂，同时升温至85℃并保持30min，以终止自由基聚合反应；
1.10)冷却至室温，高速离心、清水洗涤、干燥磨细后，得到所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料倒出备用。
(2)表面阳离子单体改性的无机矿物材料的制备：
2.1)在反应器中加入100重量份去离子水，7.5重量份DDBAC，以140r/min的转速搅拌均匀；
2.2)再加入10重量份无机矿物材料(所述无机矿物材料由膨润土、凹凸棒土及海泡石组成，三者的质量比为65:30:5)，以140r/min的转速搅拌均匀；
2.3)将2.2)中所得悬浊液移入恒温超声波反应器，在50r/min、30℃条件下，超声10min；
2.4)冷却，高速离心、清水洗涤、干燥磨细后，得到所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料，倒出备用。
(3)有机-无机杂化高温悬浮组分的制备：
将表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料按9:1的质量比例混合，搅拌均匀，得到所述有机-无机杂化高温悬浮组分，倒出备用。
第二步，有机微交联超高温悬浮组分的制备：
a、称取9重量份AMPS、3重量份AM和0.5重量份MBA倒入反应器内，加入一定量的去离子水，以120r/min的转速搅拌均匀；
b、称取3重量份DMAA，2重量份MAA倒入反应器内，以120r/min的转速搅拌均匀；
c、利用氢氧化钠(NaOH)水溶液将溶液pH值调至7；
d、补充一定量的去离子水，使得溶液的固含量为15wt％；
e、通入Ar，并开动搅拌，升温至50℃；
f、加入引发剂APS，保温、搅拌，反应5h；
g、关闭保护气体，加入甲基氢醌阻聚剂，同时升温至85℃并保持30min，以终止自由基聚合反应；
h、反应结束后，冷却至室温出料，喷雾干燥，制得所述有机微交联超高温悬浮组分，倒出备用。
第三步，所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的制备：
将有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分按质量比1:2.2的比例混合、搅拌均匀，所得固体混合物即为复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，共100重量份，记为悬浮剂B。
实施例3
本实施例提供了一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其是通过包括如下具体步骤的制备方法制得的：
第一步，有机-无机杂化高温悬浮组分的制备：
(1)表面接枝亲水基团的无机矿物材料的制备：
1.1)称取10重量份无机矿物材料(所述无机矿物材料由膨润土、凹凸棒土及海泡石组成，三者的质量比为65:30:5)倒入反应器中，加入100重量份去离子水，以1500r/min高速搅拌20min，同时升温至60℃；
1.2)称取3重量份KH570，在3h内滴加到反应器中，得到悬浊液；
1.3)用高速离心机分离所述悬浊液，将位于离心管底部、表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料用去大量离子水洗涤、备用；
1.4)称取一定量的去离子水，13重量份表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料，1重量份AMPS，1重量份HEMA和3重量份N-MAM，倒入反应器，以150r/min的转速搅拌均匀；
1.5)利用氢氧化钠(NaOH)水溶液将pH值调至7；
1.6)补充一定量的去离子水，使悬浊液的固相含量达到18wt％；
1.7)通入N2，升温至60℃；
1.8)加入引发剂KPS，保温、搅拌，反应4h；
1.9)关闭N2，加入对苯醌阻聚剂，同时升温至85℃并保持40min，以终止自由基聚合反应；
1.10)冷却至室温，高速离心、清水洗涤、干燥磨细后，得到所述有机-无机杂化高温悬浮组分，倒出备用。
(2)表面阳离子单体改性的无机矿物材料的制备：
2.1)在反应器中加入100重量份去离子水，7.5重量份DTAC，以150r/min的转速搅拌均匀；
2.2)加入10重量份无机矿物材料(所述无机矿物材料由膨润土、凹凸棒土及海泡石组成，三者的质量比为65:30:5)，以150r/min的转速搅拌均匀；
2.3)将2.2)中所得悬浊液移入恒温超声波反应器，在70r/min、30℃条件下，超声15min；
2.4)冷却，高速离心、清水洗涤、干燥磨细后，得到所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料，倒出备用。
(3)有机-无机杂化高温悬浮组分的制备：
将表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料按9:1的质量比例混合，搅拌均匀，得到所述有机-无机杂化高温悬浮组分，倒出备用。
第二步，有机微交联超高温悬浮组分的制备：
a、称取7重量份AMPS、2重量份SSS、3重量份AM和0.5重量份MBA倒入反应器内，加入一定量的去离子水，以100r/min的转速搅拌均匀；
b、称取3重量份DMAA，2重量份MAA倒入反应器内，以100-r/min的转速搅拌均匀；
c、利用氢氧化钠(NaOH)水溶液将溶液pH值调至7；
d、补充一定量的去离子水，使得溶液的固含量为18wt％；
e、通入Ar，并开动搅拌，升温至55℃；
f、加入引发剂APS，保温、搅拌，反应5h；
g、关闭保护气体，加入对苯醌阻聚剂，同时升温至85℃并保持40min，以终止自由基聚合反应；
h、反应结束后，冷却至室温出料，喷雾干燥，制得所述有机微交联超高温悬浮组分，倒出备用。
第三步，复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的制备：
将有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分按质量比1:2.5的比例混合、搅拌均匀，所得固体混合物即为复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，共100重量份，记为悬浮剂C。
对比例1
本对比例提供了一种复合型冲洗隔离液悬浮剂，其与实施例2的区别仅在于不含有机微交联超高温悬浮组分，相应地也并未制备该组分；
本对比例中制得的复合型冲洗隔离液悬浮剂记为悬浮剂D。
对比例2
本对比例提供了一种复合型冲洗隔离液悬浮剂，其与实施例2的区别仅在于不含有机-无机杂化高温悬浮组分，相应地也并未制备该组分；
本对比例中制得的复合型冲洗隔离液悬浮剂记为悬浮剂E。
测试例
本发明的测试例分别对使用各实施例提供的悬浮剂A-C及对比例提供的悬浮剂D-E混配得到的冲洗隔离液的沉降稳定性、流变性等性能进行评价。
评价过程中所使用的主要实验仪器有：30-60型瓦棱搅拌器、8240型高温高压稠化仪、1910高温高压养护釜，美国CHANDLER公司产品；35SA型旋转粘度计，美国Fann公司；TG-1280A型水浴养护箱，沈阳泰格石油仪器设备制造有限公司。
评价过程中使用的原材料有：消泡剂为磷酸三丁酯，市售产品；加重材料为重晶石、铁矿粉(主要成分为Fe2O3)、还原铁粉(主要成分为Fe)和MicroMAX超微锰粉(主要成分为Mn3O4)中的一种或几种，市售产品；水基高效冲洗液DRY-1L，油基高效冲洗液DRY-2L，DRY-1L和DRY-2L也为市售常规产品，购自中国石油集团工程技术研究院有限公司；本发明各实施例提供的悬浮剂A-C及对比例提供的悬浮剂D-E，以及自来水。
试验方案：
升温至实验温度，持续运行30min；关闭搅拌马达20min；开启搅拌马达，记录浆体稠度变化；保持搅拌马达开启状态，自然冷却至室温后拆出，用搅棒搅匀，倒入250mL量筒，置于93℃水浴养护箱中养护2h，测量游离液、浆体密度差，并观察底部沉淀情况。
实验条件一：150℃×80MPa×80min，对应测试例1；
实验条件二：200℃×100MPa×100min，对应测试例2。
评价过程中所使用的冲洗隔离液体系配方为：自来水+悬浮剂+加重材料+冲洗液+消泡剂。浆体密度为2.20×103-2.60×103kg/m3。加重材料的加量根据密度需求确定，相关计算方法为本领域技术人员所熟知并熟练掌握。
测试例1
本测试例将各实施例提供的悬浮剂A-C及对比例提供的悬浮剂D-E升温至150℃养护后，再置于93℃水浴箱中静置2h。于150℃时对各悬浮稳定剂的性能进行评价，所得实验结果如表2所示。
表2 150℃时各悬浮剂性能评价结果
注：表2中，冲洗隔离液配方中的各组分百分含量均是重量百分含量，其均是以所用自来水的总重量为基准计算得到的。
从以上表2中可以看出，本发明实施例提供的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂(A-C)加量为3％时，隔离液体系(2.20g/cm3)的流动度大于21cm，流变性能良好，游离液为0，密度差不超过0.20g/cm3，无沉淀。其中，悬浮剂A中的有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分的配比为1:1.9，其中无机矿物材料含量较高(占悬浮剂A总质量的19.2％)、活性组分含量较低(占悬浮剂A总质量的74.1％)，配制的隔离液体系极限动切力τ0为7.67Pa、塑性粘度ηp为0.087Pa·s，93℃静置2h后游离液为0、密度差为0.015g/cm3。
悬浮剂B中的有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分的配比为1:2.2，其中无机矿物材料占悬浮剂B总质量的17.4％、活性组分占悬浮剂B总质量的76.6％、表面接枝的阳离子单体为空间位阻较大的DDBAC，与悬浮剂A相比，配制的隔离液体系的τ0提高了19.9％、ηp提高了6.9％，93℃静置2h后游离液为0、密度差为0.005g/cm3。
悬浮剂C中的有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分的配比为1:2.5，其中无机矿物材料占悬浮剂C总质量的比例降至15.9％、活性组分(是指体系中除无机矿物材料、硅烷偶联剂和阳离子表面活性剂之外的带有碳碳双键、能够发生聚合反应的单体材料)占悬浮剂C总质量的78.6％、表面接枝的阳离子单体为分子内旋转自由能较小的DTAC；同时抗高温大分子功能单体全部使用AMPS，即使自由基聚合反应温度升高，仍可保证聚合物分子量的增长，故配制的隔离液体系的τ0达到11.24Pa、ηp达到0.114Pa·s，悬浮稳定效果好，93℃静置2h后游离液、密度差均降至0，但流动度最小。
此处以悬浮剂B为例，详细说明其中无机矿物材料及活性组分占总质量百分含量的计算过程：
实施例2中共制得100重量份的悬浮剂B，因有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分的质量比为1:2.2，由此可计算得到有机-无机杂化高温悬浮组分的质量为100×(1÷(1+2.2))＝31.25重量份，有机微交联超高温悬浮组分的质量为100-31.25＝68.75重量份；
其中，有机-无机杂化高温悬浮组分包括表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料，且二者的质量比为9:1，由此计算得到所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料的质量为31.25×(9÷(9+1))＝28.13重量份，表面阳离子单体改性的无机矿物材料的质量为31.25×(1÷(9+1))＝3.13重量份；
表面接枝亲水基团的无机矿物材料中，无机矿物材料的质量为28.13×(10÷(10+3+1+1+3))＝15.63重量份；表面接枝亲水基团的无机矿物材料中，硅烷偶联剂的质量为28.13×(3÷(10+3+1+1+3))＝4.69重量份；表面阳离子单体改性的无机矿物材料中，无机矿物材料的质量为3.13×(10÷(10+7.5))＝1.79重量份；其中，无机矿物材料以及硅烷偶联剂含量的计算是基于原料的投料比进行的。
因此，无机矿物材料在悬浮剂B中的质量比为(15.63+1.79)÷100×100％＝17.4％悬浮剂B中，活性组分的总质量为68.75+(28.13-15.63-4.69)＝76.6重量份，其在悬浮剂B中的质量比为76.6÷100×100％＝76.6％。
将有机微交联超高温悬浮组分去掉后，采用对比例1提供的悬浮剂D配制的隔离液体系流动度达到24.7cm、τ0达到4.85Pa、ηp达到0.086Pa·s，浆体变稀、游离液0.1％、密度差为0.047g/cm3。将有机-无机杂化高温悬浮组分去掉后，采用对比例2提供的悬浮剂E配制的隔离液体系流动度降至20.2cm、τ0达到15.59Pa、ηp达到0.125Pa·s，浆体增稠，游离液、密度差均为0。
从表2中还可以看出，增大加重材料和复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂(悬浮剂B)加量，将隔离液密度分别提高至2.40g/cm3和2.60g/cm3后，浆体的τ0和ηp随密度升高而增大，93℃静置2h后游离液均为0、密度差分别为0.015g/cm3和0.020g/cm3，沉降稳定性良好。
分析原因：本发明中，改性后的无机矿物材料中高温工况下悬浮效果好；聚合物组分，即有机微交联超高温悬浮组分的分子量大、亲水基团多，对自由水和加重材料颗粒的吸附能力强、切力提升大；两者配合使用既可保证隔离液体系的沉降稳定性，又避免了浆体粘度明显增大。高温工况下，无机矿物材料布朗运动增强，其以端-端、端-面结合形成的网状结构受到影响，在水中的支撑骨架作用减弱；高分子聚合物高温下虽然柔顺性增加，但远未达到断链失效的程度。因此，本发明实施例所提供的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂在150℃时的悬浮稳定能力随聚合物，即有机微交联超高温悬浮组分比例的增加而增强，同时与亲水性基团含量和分子链长度密切相关。此外，隔离液体系密度提高，加重材料用量增大，需进一步加大复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的用量，使浆体具有足够的切力保证沉降稳定性。
测试例2
本测试例将各实施例提供的悬浮剂A-C及对比例提供的悬浮剂D-E升温至150℃养护后，再置于93℃水浴箱中静置2h。于150℃时对各悬浮稳定剂的性能进行评价，所得实验结果如表3所示。
表3 200℃时各悬浮剂性能评价结果
由以上表3可知，当实验温度提高到200℃、复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂加量为3.7％时(悬浮剂A-C)，隔离液体系(2.20g/cm3)的流动度在20-22.6cm，浆体体系的流变性和悬浮稳定性随有机微交联超高温悬浮组分的增加而增强。微交联聚合物，即有机微交联超高温悬浮组分的黏温效应和剪切稀释现象不明显，有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分的配比达到1:2.2时(悬浮剂B)，配制的隔离液体系低温流动度变化不大、高温稀释程度小，初始稠度为18Bc，停机20min后开动马达冲高为5Bc(如图1所示)，τ0为9.71Pa、ηp为0.111Pa·s，静置2h浆体游离液为0、密度差为0.017g/cm3，热衰减小、综合性能良好。有机微交联超高温悬浮组分比例继续提高后(悬浮剂C)，聚合物含量高、分子链变长，隔离液体系沉降稳定性好，但流动度减小。
另外，对比例1提供的悬浮剂D仅含有机-无机杂化高温悬浮组分，依靠粘度改善悬浮作用的效果有限，150℃时无机矿材料颗粒间相互搭接的网状结构及对自由水的束缚可保证隔离液浆体的稳定性；但是温度升到200℃后，固相颗粒的布朗运动进一步增强，隔离液浆体内的骨架结构遭到破坏，悬浮能力下降，游离液增多，密度差上升到0.145g/cm3。对比例2提供的悬浮剂F仅含有机微交联超高温悬浮组分，聚合物分子，即有机微交联超高温悬浮组分自身呈三维体型结构、耐温能力强，亲水性基团数量多、对自由水的束缚能力大，增加了浆体的粘稠程度和固相颗粒的运移阻力，配制的隔离液体系游离液少、密度差小，但对浆体流动度的影响大。
利用悬浮剂B配制密度为2.60g/cm3的隔离液体系，初始稠度24Bc，停机20min后开动马达冲高11Bc(如图2所示)；与150℃时相比，浆体的τ0和ηp随悬浮剂B加量的增大和密度升高而增加，93℃静置2h后游离液均为0，密度差0.030g/cm3，可满足固井施工需要。
由测试例1-测试例2所得的实验数据可知，本发明实施例提供的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂抗温可达200℃，流变性好、悬浮稳定能力强，可将密度为2.20-2.60g/cm3的隔离液在200℃工况下的游离液控制在0mL、静置2h的密度差不超过0.030g/cm3，对提高高温、超高温工况下深井、超深井、大位移水平井的顶替效率，保证施工安全，改善封固质量及深部复杂油气藏的勘探开发效果，具有重要的经济价值和社会意义。
综上所述，本发明实施例提供了一种适用于高温、超高温工况，深井、超深井、大位移水平井固井用的复合型抗高温冲洗隔离液稳定剂及其制备方法。该新型复合型抗高温冲洗隔离液稳定剂由有机-无机杂化高温悬浮组分和有机微交联超高温悬浮组分两部分组成，前者在常规无机矿物材料的颗粒表面接枝上含有亲水基团和具有一定电荷分布的活性单体，保证冲洗隔离液的中高温稳定性，同时避免悬浮剂加量大造成的浆体增稠现象；后者分子链刚性大并具有一定的微交联结构，分子构象变化所需的势能增大、不易断链，能够改善超高温(200℃)工况下因聚合物黏温特性而产生的稀释、降粘、悬浮能力降低的现象。在两组分的共同作用下，该新型复合型抗高温冲洗隔离液稳定剂可有效控制冲洗隔离液体系的游离液、减小密度差，从而保证深井、超深井、大位移水平井的固井施工安全，从而改善深部地层的封隔效果及固井质量。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (20)
1.一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，包括有机-无机杂化高温悬浮组分和有机微交联超高温悬浮组分，两者质量比为1:1.9-2.5；其中，所述有机-无机杂化高温悬浮组分包括表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料，两者质量比为8.6-9.2:1；
其中，所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料是利用硅烷偶联剂、大分子功能单体、甲基丙烯酸羟乙酯以及酰胺基功能单体对无机矿物材料进行表面接枝制得的；
所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料是通过包括如下步骤的制备方法制得：
首先将无机矿物材料及硅烷偶联剂于水中混合并进行反应，得到表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料；然后将表面接有硅烷偶联剂的无机矿物材料、大分子功能单体、甲基丙烯酸羟乙酯以及酰胺基功能单体于水中混合均匀得到悬浊液；再利用pH调节剂调节所述悬浊液的pH值后补充水以调整其中的固相含量；再于保护气体气氛下加入引发剂进行自由基聚合反应，反应结束后得到所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料；
所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料是利用阳离子表面活性剂对无机矿物材料进行表面活性剂改性制得的；
所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料是通过包括如下步骤的制备方法制得：
将阳离子表面活性剂及无机矿物材料于水中混合均匀，于恒温超声条件下对所得悬浊液进行处理，再经冷却、高速离心、清水洗涤、干燥磨细后得到所述表面阳离子单体改性的无机矿物材料；
其中，所述无机矿物材料包括膨润土、凹凸棒土及海泡石，三者的质量比为12-15:5-8:1；
所述阳离子表面活性剂包括十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种的组合；
所述有机微交联超高温悬浮组分是由大分子功能单体、丙烯酰胺、酰胺基功能单体及甲基丙烯酸在交联剂作用下通过自由基聚合制得的；
所述有机微交联超高温悬浮组分是通过包括如下步骤的制备方法制得：
首先将大分子功能单体、丙烯酰胺及交联剂于水中混合均匀得到第一均匀混合物；然后加入酰胺基功能单体及甲基丙烯酸混合均匀得到第二均匀混合物；再利用pH调节剂调节第二均匀混合物的pH值后补充水以调整固含量；再于保护气体气氛下加入引发剂进行自由基聚合反应，反应结束后得到所述有机微交联超高温悬浮组分；
其中，所述大分子功能单体包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠中的一种或两种；
所述酰胺基功能单体包括N,N’-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或两种；
所述交联剂包括N,N-亚甲基双丙烯酰胺、1,9-癸二烯、1,6-庚二烯及1,5-辛二烯中的一种或几种的组合；
以所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的总重量为100%计，其原料包含15.9-19.2%的无机矿物材料、4.3-5.2%的硅烷偶联剂、1.2-1.5%的阳离子表面活性剂，大分子功能单体的含量为35.1-38.5%、酰胺基功能单体的含量为15.5-17.4%、甲基丙烯酸羟乙酯的含量为1.4-1.7%、丙烯酰胺的含量为11.2-12.2%、甲基丙烯酸的含量为7.5-8.2%以及交联剂的含量为1.9-2.0%。
2.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，利用pH调节剂调节所述悬浊液的pH值至6-7。
3.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述pH调节剂包括氢氧化钠（NaOH）水溶液和/或稀盐酸。
4.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，补充水调整悬浊液中的固相含量为15-23wt%。
5.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述保护气体包括高纯氮气或高纯氩气。
6.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，制备表面接枝亲水基团的无机矿物材料时，所述自由基聚合反应的温度为45-60℃，时间为3-4h。
8.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料的制备方法还包括：停止通入保护气体，加入阻聚剂，同时升温至70-90℃并保持20-40min，以终止自由基聚合反应，反应结束后，冷却至室温，再经高速离心、清水洗涤、干燥磨细得到所述表面接枝亲水基团的无机矿物材料。
9.根据权利要求8所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述阻聚剂包括对苯醌、甲基氢醌、2,5-二叔丁基对苯二酚及对羟基苯甲醚中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求1-9任一项所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
11.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述恒温超声条件为：于50-70r/min、30℃条件下，超声10-15min。
12.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，利用pH调节剂调节第二均匀混合物的pH值至6-7。
13.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，补充水使第二均匀混合物的固含量为15-18wt%。
14.根据权利要求1所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，制备有机微交联超高温悬浮组分时，所述自由基聚合反应的温度为45-55℃，时间为5-6h。
15.根据权利要求1，13-14任一项所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述有机微交联超高温悬浮组分的制备方法还包括：停止通入保护气体，加入阻聚剂，同时升温至70-90℃并保持20-40min，以终止自由基聚合反应，反应结束后，冷却至室温出料，再经喷雾干燥后即制得所述有机微交联超高温悬浮组分。
16.根据权利要求15所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂，其特征在于，所述阻聚剂包括对苯醌、甲基氢醌、2,5-二叔丁基对苯二酚及对羟基苯甲醚中的一种或几种的组合。
17.权利要求1-16任一项所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂的制备方法，其特征在于，包括：
S1：将表面接枝亲水基团的无机矿物材料和表面阳离子单体改性的无机矿物材料按比例混合均匀，得到有机-无机杂化高温悬浮组分；
S2：将有机-无机杂化高温悬浮组分与有机微交联超高温悬浮组分按比例混合均匀，得到所述复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂。
18.一种冲洗隔离液体系，其特征在于，所述冲洗隔离液体系包括权利要求1-16任一项所述的复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂。
19.权利要求18所述的冲洗隔离液体系在深井、超深井、大位移水平井固井施工中的应用。
20.一种深井、超深井、大位移水平井固井施工方法，其特征在于，所述方法利用权利要求18所述的冲洗隔离液体系。
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