CN102476804A

CN102476804A - 钻井液用改性凹凸棒黏土的制备方法

Info

Publication number: CN102476804A
Application number: CN2010105630502A
Authority: CN
Inventors: 康玉茹; 王爱勤; 王文波; 汪琴
Original assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2010-11-27
Filing date: 2010-11-27
Publication date: 2012-05-30

Abstract

本发明公开了一种钻井液用改性凹凸棒黏土的制备方法。本发明以凹凸棒黏土为原料，含镁物质为改性剂，采用半干法生产工艺，经黏土矿破碎，加改性剂混合，挤压、打浆、过筛、脱水、干燥、粉碎、包装而成。产品可满足各种地质钻探、地热钻井、石油钻井，特别是内陆含盐地层钻探、海洋钻井及超深钻探中使用。

Description

钻井液用改性凹凸棒黏土的制备方法

技术领域

本发明涉及一种钻井液用改性凹凸棒黏土的制备方法。

背景技术

钻井液不仅是预防和解决井内事故的手段，更是提高钻探效益和工程质量的重要途径。长久以来，膨润土是水基钻井液的重要配浆材料，但由于无机盐对膨润土的水化分散具有一定的抑制作用，膨润土在盐水中的造浆率较低。另外，钠基膨润土的造浆率一般较高，但储量较少，而钙膨润土则需要通过加入纯碱使之转化为钠基膨润土后方可使用，且性能较天然钠基膨润土差。随着世界能源需求的增加和钻探技术的发展，复杂地层深井、超深井及特殊工艺井油气钻探越来越多，对钻井液的要求越来越高，需求量也越来越大，进一步促进了对钻井液的研究和开发。

凹凸棒黏土是以凹凸棒石为主要组分的一种具有特殊纤维状晶体形态结构的含水富镁的铝硅酸盐矿，具有很好的胶体性、流变性和触变性。特别是凹凸棒黏土在饱和盐水中仍能保持较高的胶体特性，具有较好的抗盐性；在250℃以下依旧可保持良好的胶体性能，具有较好的耐温性能；在比较低的固相粘度中仍能保持黏土的稳定性，维持钻井过程中的理想粘度，是海洋和含盐地层钻井以及深井和地热钻井较为理想的泥浆材料。

但随着优质天然凹凸棒黏土矿的减少，低品位凹凸棒黏土矿往往杂质含量较高，粘度相对偏低，不能满足实际使用要求。因此，将低品位凹凸棒黏土矿经过一定的机械加工与改性处理，可使其在介质中充分水化与分散，具有更好的胶体性能和悬浮性能，满足使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种造浆率高，滤失量低，抗盐、抗高温能力强，挟沙及润滑性能好的钻井液用改性凹凸棒黏土的制备方法。

本发明以凹凸棒黏土为原料，含镁物质为改性剂，采用半干法生产工艺，经黏土矿破碎，加改性剂混合，挤压、打浆、过筛、脱水、干燥、粉碎、包装而成。

一种钻井液用改性凹凸棒黏土的制备方法，其特征在于该方法将凹凸棒黏土原矿破碎，用对辊机挤压，制得1-2mm厚的片状凹凸棒黏土，置于混碾机内，加入含镁物质改性剂混合均匀，再于对辊机上挤压，然后进行打浆、过筛、脱水、干燥、粉碎以及包装过程，得到钻井液用改性凹凸棒黏土。

本发明采用的凹凸棒黏土含水量在20-50wt％。

本发明采用的含镁物质改性剂为氯化镁、硝酸镁、醋酸镁、硫酸镁，碳酸镁、乳酸镁、硬脂酸镁、高氯酸镁、氧化镁以及氢氧化镁中的任何一种或两种及两种以上的复配；其中添加量为凹凸棒黏土含量的5-20wt％。

本发明的对辊次数为1-5次。

本发明的打浆浓度为3％-wt20％。

本发明产品技术指标分析采用《GB5005-2002钻井液用材料》API-13标准。

本发明具有如下优点：

1、采用半干法生产工艺，操作方法简单，改性效果好；

2、将提纯和改性相结合，不仅实现了低品位凹凸棒黏土矿的提纯，而且实现了凹凸棒黏土的表面改性；

3、产品具有较好的胶体性和悬浮性，造浆率高，滤失量小；具有较高的抗盐性能和抗高温性能，在较大压力时仍能保持泥浆稳定的物理化学性能；

4、产品润滑性能好，能加快钻井速度，降低钻井成本；与其他钻井液处理剂有很好的配伍性；

5、在整个生产过程中粉尘较少，有利于环境保护和人身健康。

本发明的产品造浆率高，滤失量低，抗盐、抗高温能力强，挟沙及润滑性能好，与钻井液用其他助剂有很好的配伍性，可满足各种地质钻探、地热钻井、石油钻井，特别是内陆含盐地层钻探、海洋钻井及超深钻探中使用。

具体实施方式

实施例1

将含水量30wt％凹凸棒黏土原矿经破碎机破碎后，对辊机挤压，制得1～2mm厚的片状凹凸棒黏土；称取凹凸棒黏土100kg，加入5kg硫酸镁于混碾机混合均匀，于对辊机上挤压1次，5wt％悬浮液浓度打浆，过200目筛，离心脱水，干燥，粉碎，包装。

实施例2

将含水量40wt％凹凸棒黏土原矿经破碎机破碎后，对辊机挤压，制得1～2mm厚的片状凹凸棒黏土；称取凹凸棒黏土100kg，加入7.5kg氧化镁混合均匀，于对辊机上挤压3次，7wt％悬浮液浓度打浆，过200目筛，离心脱水，干燥，粉碎，包装。

实施例3

将含水量35wt％凹凸棒黏土原矿经破碎机破碎后，对辊机挤压，制得1～2mm厚的片状凹凸棒黏土；称取凹凸棒黏土100kg，加入2.5kg硬脂酸镁和7.5kg氧化镁混合均匀，于对辊机上挤压5次，10wt％悬浮液浓度打浆，过200目筛，离心脱水，干燥，粉碎，包装。

实施例4

将含水量30wt％凹凸棒黏土原矿经破碎机破碎后，对辊机挤压，制得1～2mm厚的片状凹凸棒黏土；称取凹凸棒黏土100kg，加入3kg醋酸镁和2.5kg氢氧化镁混合均匀，于对辊机上挤压4次，15wt％悬浮液浓度打浆，过200目筛，离心脱水，干燥，粉碎，包装。

实施例5

将含水量50wt％凹凸棒黏土原矿经破碎机破碎后，对辊机挤压，制得1～2mm厚的片状凹凸棒黏土；称取凹凸棒黏土100kg，加入5kg氯化镁、1kg高氯酸镁、1.5kg醋酸镁混合均匀，于对辊机上挤压2次，8wt％悬浮液浓度打浆，过200目筛，离心脱水，干燥，粉碎，包装。

本发明的钻井液用改性凹凸棒黏土技术指标如下：

产品技术指标(符合《GB5005-2002钻井液用材料》API-13标准)

Claims

1.一种钻井液用改性凹凸棒黏土的制备方法，其特征在于该方法将凹凸棒黏土原矿破碎，用对辊机挤压，制得1-2mm厚的片状凹凸棒黏土，置于混碾机内，加入含镁物质改性剂混合均匀，再于对辊机上挤压，然后进行打浆、过筛、脱水、干燥、粉碎以及包装过程，得到钻井液用改性凹凸棒黏土。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于凹凸棒黏土含水量在20-50wt％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于含镁物质改性剂为氯化镁、硝酸镁、醋酸镁、硫酸镁，碳酸镁、乳酸镁、硬脂酸镁、高氯酸镁、氧化镁以及氢氧化镁中的任何一种或两种及两种以上的复配；其中添加量为凹凸棒黏土含量的5-20wt％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于对辊次数为1-5次。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于打浆浓度为3％-wt20％。