本发明涉及一种极地超低温钻井液用封堵剂及其制备方法与应用，属于极地钻井。
背景技术：
1、随着南极科学研究的不断深入，南极海岸带周边已发现石油、天然气、铁、煤等220多种矿产资源，开展南极冰下地质环境钻探研究具有重大意义。南极钻探中井壁及冰岩夹层内冰的相变，引起低温钻井液侵入南极地层，必须通过钻井液封堵剂来维持井壁稳定，但常规封堵剂无法适用于南极极地超低温钻井液和复杂冰下地质环境。
2、中国专利文献cn111849441a公开了一类三组份低温油层炮眼封堵剂。该发明以氧化钙为微球颗粒的芯材，改性n-异丙基丙烯酰胺聚合物为壳层，通过在聚酯结构中添加短切纤维，增强封堵层的强度；该封堵剂仅适用于30℃-70℃温度的油层封堵。中国专利文献cn111363527a公开了以硫铝酸盐熟料以及活性外掺料、水溶性有机材料等原料制备的低温高强油气井封堵剂。该发明采用硫铝酸盐熟料以及活性外掺料、水溶性有机材料等原料，在特定配比下，使得封堵剂在10-60℃下，具有小时强度发展快，水下抗冲击能力强、酸溶性强，触变性能好的特性，利用自身特点达到封堵的目的；但该封堵剂不能在极地超低温钻井液良好分散，存在极地超低温环境下颗粒聚集问题。中国专利文献cn114805709a公开了一种具有乳液稳定性能的油基钻井液用抗超高温纳米封堵剂。该发明利用乳液聚合法，合成一种稳定的改性聚苯乙烯乳胶作为油基钻井液纳米胶乳封堵剂；但该封堵剂在极地超低温钻井液中存在沉降聚集问题。
3、因此，研发专门适用于极地超低温钻井液的封堵剂，具有重要的意义。而目前极地超低温钻井液所用的封堵剂研究仍处于空白阶段，亟需发明一种耐低温的极地用极地超低温钻井液封堵剂。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的是解决极地钻井过程中的钻井液封堵剂耐低温能力不强，不适用极地超低温钻井液体系等问题；提供一种极地超低温钻井液用封堵剂及其制备方法与应用。本发明的封堵剂为核壳结构，耐低温能力强，在极地超低温钻井液中分散性良好，应用于极地超低温环境钻井过程中具有良好的封堵效果。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种极地超低温钻井液用封堵剂，所述封堵剂是以改性纳米二氧化硅为核，聚合物材料为壳的核壳结构封堵剂。
4、根据本发明优选的，改性纳米二氧化硅为纳米二氧化硅经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷表面改性制备得到；所述纳米二氧化硅的粒径为20-200nm。
5、根据本发明优选的，聚合物材料由油溶性单体聚合制备得到；所述油溶性单体为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂脂、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸中的一种或两种以上的组合。
6、上述极地超低温钻井液用封堵剂的制备方法，包括步骤：
7、(1)将纳米二氧化硅充分分散至乙醇水溶液中，调节体系ph至3-5，加入硅烷偶联剂，经反应，分离，干燥得到改性纳米二氧化硅；
8、(2)将改性纳米二氧化硅充分分散至异构十二烷或白油中，加入油溶性单体，充分混合均匀得到混合液；
9、(3)将混合液和乳化剂水溶液混合，经剪切乳化得到乳液；加入引发剂，经反应，然后经破乳、分离、干燥得到极地超低温钻井液用封堵剂。
10、根据本发明优选的，步骤(1)中，乙醇水溶液中，乙醇和水的质量比为1:0.5-2；纳米二氧化硅和乙醇水溶液的质量比为1:8-10。
11、根据本发明优选的，步骤(1)中，使用质量浓度为10％-20％的盐酸水溶液调节ph。
12、根据本发明优选的，步骤(1)中，硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(kh570)或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
13、根据本发明优选的，步骤(1)中，纳米二氧化硅与硅烷偶联剂质量比为20:1-6，优选为20:1-5。
14、根据本发明优选的，步骤(1)中，反应温度为80-120℃，优选为80℃；反应时间为8-12h，优选为8h，反应在搅拌条件下进行。
15、根据本发明优选的，步骤(2)中，步骤(1)所述纳米二氧化硅与异构十二烷的质量比为1:9-12，优选为1：10。
16、根据本发明优选的，步骤(2)中，油溶性单体为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂脂、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸中的一种或两种以上的组合；优选的，油溶性单体为苯乙烯、甲基丙烯酸月桂脂、丙烯酸的组合，其中，苯乙烯、甲基丙烯酸月桂脂、丙烯酸的质量比为1-5:1-3:1，优选为2-5:1-3:1。
17、根据本发明优选的，步骤(2)中，油溶性单体与步骤(1)中纳米二氧化硅的质量比为1：1-3，优选为1：2。
18、根据本发明优选的，步骤(3)中，乳化剂为span80或span60；乳化剂水溶液中，乳化剂与水的质量比为1：5-15。
19、根据本发明优选的，步骤(3)中，乳化剂水溶液中乳化剂的质量和步骤(1)中纳米二氧化硅的质量比为1:1-3。
20、根据本发明优选的，步骤(3)中，剪切乳化时间为10-20min，剪切乳化温度为50-70℃，剪切乳化的剪切速率为2000-4000r/min。
21、根据本发明优选的，步骤(3)中，引发剂为过硫酸钾；引发剂与步骤(2)中油溶性单体的质量比为1：100-200。
22、根据本发明优选的，步骤(3)中，反应温度为60-100℃，优选为80℃；反应时间为4-8h，优选为8h。
23、根据本发明优选的，步骤(3)中，反应是在惰性气体保护、搅拌条件下进行；优选的，惰性气体为氮气或氩气。
24、上述极地超低温钻井液用封堵剂在极地地层封堵或极地超低温钻井液中的应用。
25、根据本发明优选的，封堵剂在极地超低温钻井液中的加入量为1-5wt％。
26、根据本发明优选的，极地为南极。
27、本发明的技术特点及有益效果如下：
28、1、本发明的封堵剂具有核壳结构，使用刚性的无机纳米二氧化硅颗粒作为核，使用柔性聚合物材料作为壳；封堵剂通过吸附地层，可以阻止钻井液与冰岩夹层发生传质传热作用，避免冰岩夹层内冰层发生相变；刚性的核起到支撑架桥的作用，对冰岩夹层中岩层起到封堵作用；选择油溶性单体制作的壳层可增加封堵剂的可变形能力，以适应不同尺寸的地层孔缝。
29、2、本发明的极地超低温钻井液用核壳型封堵剂耐低温能力强，对现有的极地超低温钻井流体的适配性好，在极地超低温钻井基液中分散良好，强度不减弱，能随钻井基液到达目标地层实现封堵效果，且具有良好的封堵效果。
30、3、本发明的极地超低温钻井液用核壳型封堵剂合成简单、快捷，且绿色安全环保，对人体组织无刺激性、无毒性、无过敏反应，符合南极钻探对环境保护的严格要求，为极地钻探提供了技术支持。
31、4、本发明制备方法中，纳米二氧化硅粒径需选用小于500nm的颗粒，颗粒过大会导致封堵剂无法形成有效的壳层。溶剂中油相选择异构十二烷液体，便于油溶性单体直接参与反应，从而形成有效的封堵剂壳层。本发明特定种类及配比的壳层单体，结合特定的改性纳米二氧化硅以及特定的制备方法才能实现本发明优异效果。
1.一种极地超低温钻井液用封堵剂，其特征在于，所述封堵剂是以改性纳米二氧化硅为核，聚合物材料为壳的核壳结构封堵剂。
2.根据权利要求1所述极地超低温钻井液用封堵剂，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
3.如权利要求1或2所述极地超低温钻井液用封堵剂的制备方法，包括步骤：
4.根据权利要求3所述极地超低温钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，包括以下条件中的一项或多项：
5.根据权利要求3所述极地超低温钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，包括以下条件中的一项或多项：
6.根据权利要求3所述极地超低温钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，包括以下条件中的一项或多项：
7.根据权利要求3所述极地超低温钻井液用封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，包括以下条件中的一项或多项：
8.如权利要求1或2所述极地超低温钻井液用封堵剂在极地地层封堵或极地超低温钻井液中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，封堵剂在极地超低温钻井液中的加入量为1-5wt％。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，极地为南极。
