页岩地层温度响应型智能纳米封堵剂的制备与特性

摘要

页岩具有极小的孔喉尺寸,常规封堵剂难以在页岩表面形成有效泥饼阻止液相侵入,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的微裂缝、微孔隙,阻止液相侵入,维护井壁稳定,保护储层.采用硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2进行超声表面改性,引入乙烯基功能基团,80°C下使其与温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)、亲水性单体丙烯酸(AA)共聚,通过调节NIPAm、AA摩尔比制得不同LCST值(最低共溶温度)的温度响应型智能纳米封堵剂P(NIPAm-co-AA)/nano-SiO2,并用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)和热重分析(TG)对产物进行了表征.通过透光率测试研究了其温度响应行为,通过页岩的压力传递实验研究了其封堵性能,探讨了其作用机理.结果表明,研制的智能纳米封堵剂温度响应行为灵敏,存在明显的LCST值,随亲水性单体AA含量增加其LCST值不断升高;温度在LCST值以上,该纳米封堵剂表面由亲水转变为疏水状态,在页岩表面形成疏水层,同时发挥物理封堵和化学疏水抑制的双重作用,可显著阻缓了页岩的压力传递作用,提高井壁稳定性.