納米微乳液及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及石油開采技術，尤其設及一種納米微乳液及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 隨著世界能源需求增加和鉆探技術的發(fā)展，淺層埋藏的油氣產(chǎn)量已不能滿足現(xiàn)實 需求，深層、超深層油氣已成為必然的趨勢。而深層、超深層的油藏處于高溫高壓的環(huán)境下， 鉆井液在井內(nèi)循環(huán)時會受到地層高溫高壓作用，產(chǎn)生降解、過度失水、侵入地層孔道或者漏 失、導致井眼膨脹和縮徑、井壁黏附或巖屑累積等，產(chǎn)生鉆具黏附、增大運移阻力及卡鉆與 井噴事故等重大事故。因此，鉆井完井液需要抗高溫、低濾失、流變性強、抑制與保護儲層等 多功能性，尤其是其對儲層微細孔道有效保護，才能防止所鉆進區(qū)域巖石轅脹、巧塌及井眼 完整性，滿足深層、超深層的油氣鉆井完井工程高質(zhì)高效技術要求。
[0003] 現(xiàn)有技術W納米二氧化娃與生物聚合物交聯(lián)合成聚合物凍膠處理劑，W其處理鉆 井液的ΑΡΓ濾失量低達7. 9ml，在176. 7°C高溫下性能仍優(yōu)良（SrivatsaJT，ZiajaΜB.An ExperimentalInvestigationonuseofNanoparticlesasFluidLossAdditivesin aSurfactant-PolymerBasedDrillingFluid.InternationalPetroleumTechnology Conference, 7-9February2012,Bangkok,Thailand)。但是，該凍膠處理劑在高于 176. 7°C 的環(huán)境下會失效，進而會造成井內(nèi)井壁膨脹、縮徑及巧塌等問題。
[0004] 現(xiàn)有技術"石蠟納米乳液的性能影響因素及低能乳化法制備"（藍強等，石油鉆探 技術，2012, 40(1))，報道了石蠟納米乳液制備方法及其應用性能。利用低能乳化法，將白 油、石蠟、表面活性劑和水按照質(zhì)量比2:2:1:5的比例，在75°C情況下乳化30min得到石蠟 納米乳液。將運種納米乳液用于實際鉆井液，產(chǎn)生良好潤滑和流變性、抑制頁巖和保護儲層 效果好。但是，該體系在接近高溫120°C時石蠟烙并、顆粒增大及高溫濾失量大，會造成鉆完 井液持效性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種納米微乳液及其制備方法和應用，用來克服現(xiàn)有技術中降濾失劑 抗高溫性能存在局限性，避免當溫度高于200°C時濾失量增大而造成井壁膨脹巧塌等問題 的發(fā)生。
[0006] 本發(fā)明提供一種納米微乳液的制備方法，包括如下步驟：
[0007] 1)將20~40重量份的混合單體、0. 01~0. 2重量份的保護劑W及15~30重量 份的水混合均勻后，再加入0. 05~0. 5重量份改性娃酸鹽，得到第一混合液；
[0008] 其中，所述混合單體至少包括丙締酷胺、締丙基橫酸鋼與苯乙締橫酸鋼，所述丙締 酷胺、締丙基橫酸鋼與苯乙締橫酸鋼的重量配比為（2~5) : (2~5) : (0.8~1.2);所述改 性娃酸鹽的層間距為2~4皿；
[000引。將10~25重量份的表面活性劑加入15~50重量份的溶劑中，攬拌均勻，得到 第二混合液；
[0010] 3)將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；
[0011] 在保護氣氛下，將0. 4~2重量份的引發(fā)劑水溶液加入40~200重量份所述微乳 液中，隨后在40~70°C下進行振蕩反應5~lOh，制得所述納米微乳液。
[0012] 在本發(fā)明提供的降濾失劑的制備方法中，采用了反相微乳液共聚納米復合技術。 發(fā)明人經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，通過采用層間距為2~4nm的改性娃酸鹽參與聚合反應，能夠 使其進入或吸附在生成的聚合物膠束空間內(nèi)部，形成膠束包裹納米相的復合膠束，從而穩(wěn) 定復合膠束，使復合膠束的賭變大幅減低，依據(jù)絕熱條件下復合體系熱性能關系式AT= ΔΗ/ΔS(ΔT是體系耐溫性，ΔΗ是體系熱洽，ΔS是體系賭變），復合膠束耐高溫與高溫穩(wěn) 定性將比原膠束顯著提高。因此，根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法得到的納米微乳液具有良好 的抗高溫性。
[0013] 在步驟1)中，控制反應溫度為20~40°C，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，當聚合單體包括丙締 酷胺、締丙基橫酸鋼與苯乙締橫酸鋼，并且控制Ξ者之間的重量比為（2~5) : (2~5):1 時，能夠進一步提高納米微乳液的抗高溫性；在步驟2)中，控制反應溫度為20~50°C;在 步驟3)中，在30~50°C下，將第一混合液滴入第二混合液中，隨著第一混合液的滴入，體系 逐漸呈現(xiàn)為淡藍色的半透明狀態(tài)。在上述步驟中，控制反應的攬拌速率為400~8(K)r/min。
[0014] 當?shù)谝换旌弦杭尤虢Y束后，將體系抽至真空狀態(tài)并通入保護氣，例如氮氣、氮氣或 者氣氣，在40~70°C下加入引發(fā)劑溶液后在超聲波儀器中進行振蕩反應，控制超聲波頻率 為40~lOOKHz，超聲分散時間為5~20min。其中，所述引發(fā)劑水溶液是0. 08~0.8質(zhì)量 份的引發(fā)劑與0. 32~1. 2質(zhì)量份水的混合溶液。
[0015] 進一步地，所述改性娃酸鹽通過如下步驟制備：
[0016] 在保護氣氛下，將40~60重量份的層狀娃酸鹽均勻分散在0. 5~1. 5重量份的 水中，隨后加入20~60重量份的改性劑溶液，控制體系在60~90°C下反應16~1她，過 濾，對濾餅清洗、干燥，得到所述改性娃酸鹽；
[0017] 其中，所述改性劑溶液包括第一改性劑、第二改性劑W及水，所述第一改性劑、第 二改性劑W及水的重量配比為巧~20) : (1~15) : (15~30)。
[0018] 在層狀娃酸鹽改性過程中，可W在20~40°C恒溫水浴中將層狀娃酸鹽分散于水 中，并且控制層狀娃酸鹽在水中分散的攬拌速率為200~5(K)r/min，控制層狀娃酸鹽溶液 在改性劑溶液中的攬拌速率為500~lOOOr/min，控制改性劑溶液的滴加速率為8~15ml/ min。同時，為了除去殘留的改性劑，當反應結束后，將改性娃酸鹽反應液冷卻至室溫后過 濾，采用去離子水對改性娃酸鹽濾餅進行清洗，并采用0.Imol/L的AgN〇3溶液檢測濾液，直 至濾液無白色沉淀產(chǎn)生，便可停止清洗。隨后，將清洗完畢的改性娃酸鹽置于50~90°C的 真空干燥箱中干燥12~4化直至恒重。由于在娃酸鹽改性的過程中，娃酸鹽會發(fā)生聚集成 塊的現(xiàn)象，因此在干燥結束后可W將改性娃酸鹽研磨至粉體，從而便于進行后續(xù)的聚合反 應。
[0019] 進一步地，所述層狀娃酸鹽的粒徑為0.9~3μπι。為了在娃酸鹽改性過程中，便于 控制改性后娃酸鹽的層間距，可W優(yōu)選粒徑為0. 9~3μm的娃酸鹽進行改性。并且所述層 狀娃酸鹽選自蒙脫±、水滑石、高嶺±、凹凸棒石、海泡石、娃灰石、綠泥石和二氧化娃中的 一種或多種。當層狀娃酸鹽為上述多種物質(zhì)的混合物時，本發(fā)明對各物質(zhì)之間的比例不做 限制。
[0020] 進一步地，控制第一混合溶液的加入速度為5~7ml/min。在體系發(fā)生聚合反應 時，為了控制聚合反應的發(fā)生速度并且保證改性娃酸鹽能夠進入聚合物空間，在將第一混 合液加入至第二混合液中時，可W選用滴液漏斗進行滴加，并且控制滴加速度為5~7ml/ mi打〇
[0021] 進一步地，所述混合單體還可W包括甲基丙締酸、丙締酸鋼、丙締酸錠和2-丙締 酷胺基-2-甲基丙橫酸中的一種或多種。在本發(fā)明中，除了上述的單體所必須包含的丙締 酷胺、締丙基橫酸鋼與苯乙締橫酸鋼之外，單體還可W包含其他物質(zhì)。
[0022] 進一步地，所述表面活性劑選自P-2、TX-10、0P-10、Tween20、Tween60、Tween 80、AEO-3、SP-20、SP-60、SP80、T152和T154中的一種或多種。由于不同的表面活性劑組 成溶液的HLB值有差異，為了進一步提高第一溶液在第二溶液中的溶解率，優(yōu)選地，可W使 表面活性劑為吐溫系列與司盤系列的組合物，并且控制吐溫系列與司盤系列的重量比值為 2:3。
[0023] 同時，在發(fā)生聚合反應時，本發(fā)明所采用的水可W選自去離子水、自來水和加入表 面活性劑的水中的一種或多種；保護劑可W選自氨水、氨氧化鋼、氨氧化鐘和乙二胺四乙酸 中的一種或多種；步驟2)中溶解表面活性劑的溶劑可W選自正辛燒、異辛燒、正戊燒