本發(fā)明涉及一種氮化硼納米片改性的水基鉆井液，屬于油氣田功能材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著能源需求的不斷增長(zhǎng)，非常規(guī)能源的勘探、開發(fā)收到越來越重視。頁巖氣是一種非常重要的非常規(guī)能源，具有儲(chǔ)量巨大、開采周期長(zhǎng)、環(huán)保清潔等特點(diǎn)。頁巖氣主要儲(chǔ)藏于泥頁巖地層，而泥頁巖地層具有親水性，極易吸水膨脹造成垮塌事故。目前在頁巖氣水平井鉆井過程中，為防止泥頁巖吸水膨脹造成井壁失穩(wěn)、井眼垮塌，需要采用油基鉆井液進(jìn)行鉆井。油基鉆井液采用柴油、白油等作為主要組份，具有使用成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重、后處理過程困難等特點(diǎn)，所以用高性能的水基鉆井液，代替油基鉆井液對(duì)頁巖氣藏進(jìn)行鉆井，受到全球范圍的廣泛關(guān)注。

將納米材料引入水基鉆井液中，制備具有高效封堵性能和優(yōu)異流變性能的水基鉆井液，被認(rèn)為是解決水基鉆井液鉆頁巖氣水平井的最有效方法之一。研究者和鉆井工程師用納米二氧化硅、納米碳酸鈣、納米三氧化二鐵等納米粒子改性水基鉆井液，并取得較好的效果。但是隨著頁巖氣儲(chǔ)藏的鉆探地層越來越深，地層溫度越來越高，這些常規(guī)納米材料改性水基鉆井液體系的耐高溫性能，逐漸不能滿足要求。因此，需要研發(fā)具有耐高溫性能的納米材料改性的水基鉆井液體系。本發(fā)明利用耐高溫性能優(yōu)異的氮化硼納米片性水基鉆井液，通過氮化硼納米的耐高溫性能和高溫化學(xué)穩(wěn)定性，提高水基鉆井液體系的耐高溫性能，并通過氮化硼納米片的自潤滑性能，提高水基鉆井液的潤滑性能，降低摩阻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)常規(guī)納米材料改性的水基鉆井液體系，耐溫度性能有限的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種氮化硼納米片改性的水基鉆井液，同時(shí)本發(fā)明還提供這種氮化硼納米片改性的水基鉆井液的制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的一種氮化硼納米片改性的水基鉆井液，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)包含以下原料組份：氮化硼納米片0.05-1.2 wt%，親水性聚合物1.5-16 wt%，膨潤土1-5 wt%，重晶石 0-25 wt%，其余組份為水。

本發(fā)明所述的一種氮化硼納米片改性的水基鉆井液，其制備過程是，將親水性聚合物溶于水中，升溫到40-60℃，攪拌30分鐘，加入氮化硼納米片，升溫到50-70℃，超聲處理2-4小時(shí)，加入膨潤土，機(jī)械攪拌4-8小時(shí)，再加入重晶石，機(jī)械攪拌7-10小時(shí)，即制得氮化硼納米片改性的水基鉆井液。

本發(fā)明所述的氮化硼納米片選用氨基修飾的氮化硼納米片或羥基的氮化硼納米片。

本發(fā)明所述的親水性聚合物選用聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚丙二醇、聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚乙烯基吡咯烷酮中的一種或兩種。

本發(fā)明所述的膨潤土選用鈉膨潤土。

本發(fā)明所述的重晶石選用粒徑在100-400 μm之間的重晶石粉。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）提高水基鉆井液的耐高溫性能，氮化硼納米片具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，提高水基鉆井液的耐高溫性能，適合于深井、超深井的鉆井；

（2）提高水基鉆井液的潤滑性能，氮化硼納米片的超薄片層結(jié)構(gòu)使得其具有優(yōu)異的自潤滑性能，在鉆井液降低鉆井液各個(gè)組份之間、鉆井液與鉆具之間、鉆井液與井壁之間的摩擦阻力，提高水基鉆井液的潤滑性能，提高鉆速；

（3）提高水基鉆井液的導(dǎo)熱性能，氮化硼納米片導(dǎo)熱性能良好，有利于將井底的熱量快速導(dǎo)向地面，降低井底溫度，防止鉆頭在高溫條件下被破壞、損害，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，降低鉆井成本。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例來描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明不只局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

將聚丙烯酸2.8 kg溶于150 L水中，加熱到55℃，機(jī)械攪拌30分鐘，加入氨基修飾的氮化硼納米片80 g，升溫到60℃，超聲2.5小時(shí)，加入鈉基膨潤土6 kg，機(jī)械攪拌5小時(shí)，再加入100 μm重晶石16 kg，機(jī)械攪拌8小時(shí)，即制得氮化硼納米片改性的水基鉆井液。

實(shí)施例2

將聚丙烯酰胺8.5 kg溶于170 L水中，升溫到40℃，機(jī)械攪拌30分鐘，加入羥基修飾的氮化硼納米片98 g，升溫到50℃，超聲4小時(shí)，加入鈉基膨潤土6.3 kg，機(jī)械攪拌7小時(shí)，即制得氮化硼納米片改性的水基鉆井液。

實(shí)施例3

將聚乙二醇31.8 kg溶于230 L水中，加熱到60℃，機(jī)械攪拌30分鐘，加入羥基修飾的氮化硼納米片175 g，升溫到45℃，超聲3小時(shí)，加入鈉基膨潤土7.1 kg，機(jī)械攪拌7小時(shí)，再加入400 μm重晶石21.5 kg，機(jī)械攪拌9小時(shí)，即制得氮化硼納米片改性的水基鉆井液。

實(shí)施例4

將聚丙二醇45.6 kg溶于450 L水中，升溫到50℃，機(jī)械攪拌30分鐘，加入氨基修飾的氮化硼納米片82 g，升溫到45℃，超聲4小時(shí)，加入鈉基膨潤土8.2 kg，機(jī)械攪拌5小時(shí)，再加入100 μm重晶石18.5 kg，機(jī)械攪拌8小時(shí)，即制得氮化硼納米片改性的水基鉆井液。

實(shí)施例5

將聚丙烯酰胺55.4 kg溶于310 L水中，升溫到60℃，機(jī)械攪拌30分鐘，加入羥基修飾的氮化硼納米片12.8 g，升溫到50℃，超聲3.5小時(shí)，加入鈉基膨潤土9.5 kg，機(jī)械攪拌8小時(shí)，再加入400 μm重晶石45.8 kg，機(jī)械攪拌10小時(shí)，即制得氮化硼納米片改性的水基鉆井液。