CN104031623A - 一种白油基钻井液用有机膨润土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于石油、天然气等行业制作钻井液的白油基钻井液用有机膨润土及其制备方法。它提高了有机膨润土的疏水亲油性和耐高温性、配伍性好、体系粘度高、动切力适中。其技术方案：所用原料及质量百分比为，膨润土60～80用钠膨润土；季铵盐10～30用m-烷基三甲基卤化铵；阴离子表面活性剂2～10用十二烷基硫酸钠、或十二烷基磺酸钠、或十二烷基苯磺酸钠。其制备方法：将膨润土过筛、加水配制膨润土悬浮液；在膨润土悬浮液中加入季铵盐溶液一次改性；再往悬浮液中加入阴离子表面活性剂溶液二次改性；最后陈化、干燥、粉碎过筛制得本有机膨润土。本产物生产工艺简单、操作方便、疏水亲油性和耐高温性均得到提高，用作钻井液。

Description

一种白油基钻井液用有机膨润土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于石油、天然气等行业制作钻井液的白油基钻井液用有机膨润土及其制备方法。
背景技术
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，它是由两片硅氧四面体晶片夹一片铝氧八面体晶片组成的2:1型晶体结构物质。因此其具有特殊的膨润性、吸附性以及较强的阳离子交换性。而有机膨润土是膨润土经过离子交换或其它方式处理后的深加工产品，其具有较好的疏水亲油性，因此广泛地应用于石油化工、油漆等工业领域。
中国专利CN1263132A公开了使用十二～十八烷基季铵盐作为有机改性剂在挤压机上通过挤出改性制备有机膨润土，但改性后的产品疏水亲油性较差。中国专利CN1250067A公开了一种通过二次改性制备有机膨润土的方法，但是按照该方法改性的产品耐高温性能不足。
发明内容
本发明的目的是：为了解决复杂的有机膨润土制备工艺，产品成本高、疏水亲油性差、耐高温性差和体系粘度过高、动切力偏低等难题，特提供一种白油基钻井液用有机膨润土及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种白油基钻井液用有机膨润土，其特征是：制备该有机膨润土所用原料及各组分的质量百分比为，其质量的单位为克或千克，膨润土为60～80是用钠膨润土，将膨润土过200目筛，使其粒径≤75μm；季铵盐为10～30是用m-烷基三甲基卤化铵，其碳链m-烷基的m碳原子为10～20，如十二烷基三甲基氯化铵、或十四烷基三甲基氯化铵、或十六烷基三甲基氯化铵、或十八烷基三甲基氯化铵的一种；阴离子表面活性剂为2～10是用十二烷基硫酸钠、或十二烷基磺酸钠、或十二烷基苯磺酸钠中的一种。一种白油基钻井液用有机膨润土的制备方法，其特征是：先将过200目筛的钠膨润土20～30g放入反应器中，再加入600～800mL去离子水，在温度为70～90℃的条件下用电动搅拌机搅拌1小时，使膨润土分散于去离子水中形成悬浮液；然后称取6～9g季铵盐，加入20～40mL去离子水配制成季铵盐溶液，将该季铵盐溶液加入到上述膨润土悬浮液中，在温度为70～90℃水浴内，在搅拌条件下发生离子交换反应1～3小时，得一次改性的悬浮液；再称取1.2～1.8g阴离子表面活性剂，加入20～40mL去离子水配制成阴离子表面活性剂溶液，将该阴离子表面活性剂溶液加入到上述一次改性的悬浮液中，在温度为70～90℃水浴内反应1～3小时，制得二次改性的悬浮液；最后将上面二次改性的悬浮液置于阴凉干燥处在常温下陈化8～15小时，除去上层清液后将下层悬浮物进行抽吸过滤，再将所得滤饼进行烘干，使产品含水量为2.0～3.5％，然后用高速粉碎机将烘干的滤饼粉碎，过200目筛，制得本产物白油基钻井液用有机膨润土。制备该白油基钻井液用有机膨润土所用的钠膨润土是指皂土，为市售商品。本发明与现有技术比较，其有益效果是：(1)本产物生产工艺简单，操作方便，原料廉价易得，且经过陈化后的改性液易分离；(2)在季铵盐一次改性的悬浮液中加入阴离子表面活性剂有利于改性剂在膨润土层形成化学和物理吸附，提高了有机膨润土的疏水亲油性和耐高温性，且与其它处理剂配伍性好；(3)本有机膨润土配制的白油基钻井液体系粘度高，动切力适中；(4)本产物用于钻井液滤失量低，滤饼薄且光滑致密利于井壁的稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于此。
实施例1：先将过200目筛的钠膨润土30g放入反应器中，再加入800mL去离子水，在温度为80℃的条件下用电动搅拌机搅拌1小时，使膨润土分散于去离子水中形成悬浮液；然后称取9g十六烷基三甲基氯化铵，加入40mL去离子水配制成十六烷基三甲基氯化铵溶液，将该十六烷基三甲基氯化铵溶液加入到上述膨润土悬浮液中，在温度为80℃水浴内，在搅拌条件下发生离子交换反应3小时，得一次改性的悬浮液；再称取1.8g十二烷基磺酸钠，加入40mL去离子水配制成十二烷基磺酸钠溶液，将该十二烷基磺酸钠溶液加入到上述一次改性的悬浮液中，在温度为80℃水浴内反应1小时，制得二次改性的悬浮液；最后将上面二次改性的悬浮液置于阴凉干燥处在常温下陈化10小时，除去上层清液后将下层悬浮物进行抽吸过滤，再将所得滤饼进行烘干，然后用高速粉碎机将烘干的滤饼粉碎，过200目筛，得到实施例1的有机膨润土，常温下测得体系性能参数见表1。
实施例2：先将过200目筛的钠膨润土20g放入反应器中，再加入600mL去离子水，在温度为90℃的条件下用电动搅拌机搅拌1小时，使膨润土分散于去离子水中形成悬浮液；然后称取6g十四烷基三甲基氯化铵，加入20mL去离子水配制成十四烷基三甲基氯化铵溶液，将该十四烷基三甲基氯化铵溶液加入到上述膨润土悬浮液中，在温度为80℃水浴内，在搅拌条件下发生离子交换反应2小时，得一次改性的悬浮液；再称取1.2g十二烷基硫酸钠，加入40mL去离子水配制成十二烷基硫酸钠溶液，将该十二烷基硫酸钠溶液加入到上述一次改性的悬浮液中，在温度为80℃水浴内反应2小时，制得二次改性的悬浮液；最后将上面二次改性的悬浮液置于阴凉干燥处在常温下陈化12小时，除去上层清液后将下层悬浮物进行抽吸过滤，再将所得滤饼进行烘干，然后用高速粉碎机将烘干的滤饼粉碎，过200目筛，得到实施例2的有机膨润土，常温下测得体系性能参数见表1。
实施例3：先将过200目筛的钠膨润土25g放入反应器中，再加入700mL去离子水，在温度为70℃的条件下用电动搅拌机搅拌1小时，使膨润土分散于去离子水中形成悬浮液；然后称取7.5g十八烷基三甲基氯化铵，加入30mL去离子水配制成十八烷基三甲基氯化铵溶液，将该十八烷基三甲基氯化铵溶液加入到上述膨润土悬浮液中，在温度为80℃水浴内，在搅拌条件下发生离子交换反应1小时，得一次改性的悬浮液；再称取1.5g十二烷基苯磺酸钠，加入40mL去离子水配制成十二烷基苯磺酸钠溶液，将该十二烷基苯磺酸钠溶液加入到上述一次改性的悬浮液中，在温度为80℃水浴内反应3小时，制得二次改性的悬浮液；最后将上面二次改性的悬浮液置于阴凉干燥处在常温下陈化8小时，除去上层清液后将下层悬浮物进行抽吸过滤，再将所得滤饼进行烘干，然后用高速粉碎机将烘干的滤饼粉碎，过200目筛，得到实施例3的有机膨润土，常温下测得体系性能参数见表1。
表1有机膨润土在白油基钻井液体系中的性能参数(150℃×16h，常温下测性能)
体系配方：基浆(油水比80:20)+3％主乳化剂+2％辅乳化剂+2％润湿剂+3％有机膨润土+2％超细CaCO3+2％Ca(OH)2
由表1看出，该有机膨润土具有很好的疏水亲油性和耐高温性能，用于白油基钻井液体系粘度高、动切力适中、滤失量小，与其它处理剂配伍性好，形成的滤饼薄且光滑致密，有利于井壁的稳定。

Claims (3)

1.一种白油基钻井液用有机膨润土，其特征是：制备该白油基钻井液用有机膨润土所用原料及各组分的质量百分比为，其质量的单位为克或千克：
膨润土60～80，所用膨润土为钠膨润土，将膨润土过200目筛，使其粒径≤75μm；
季铵盐10～30，季铵盐是用m-烷基三甲基卤化铵，其碳链m-烷基的m碳原子为10～20，如用十二烷基三甲基氯化铵、或十四烷基三甲基氯化铵、或十六烷基三甲基氯化铵、或十八烷基三甲基氯化铵的一种；
阴离子表面活性剂2～10，阴离子表面活性剂是用十二烷基硫酸钠、或十二烷基磺酸钠、或十二烷基苯磺酸钠中的一种。
2.一种如权利要求1所述白油基钻井液用有机膨润土的制备方法，其特征是：先将过200目筛的钠膨润土20～30g放入反应器中，再加入600～800mL去离子水，在温度为70～90℃的条件下用电动搅拌机搅拌1小时，使膨润土分散于去离子水中形成悬浮液；然后称取6～9g季铵盐，加入20～40mL去离子水配制成季铵盐溶液，将该季铵盐溶液加入到上述膨润土悬浮液中，在温度为70～90℃水浴内，在搅拌条件下发生离子交换反应1～3小时，得一次改性的悬浮液；再称取1.2～1.8g阴离子表面活性剂，加入20～40mL去离子水配制成阴离子表面活性剂溶液，将该阴离子表面活性剂溶液加入到上述一次改性的悬浮液中，在温度为70～90℃水浴内反应1～3小时，制得二次改性的悬浮液；最后将上面二次改性的悬浮液置于阴凉干燥处在常温下陈化8～15小时，除去上层清液后将下层悬浮物进行抽吸过滤，再将所得滤饼进行烘干，使产品含水量为2.0～3.5％，然后用高速粉碎机将烘干的滤饼粉碎，过200目筛，制得本产物白油基钻井液用有机膨润土。
3.根据权利要求1所述有机膨润土，其特征是：制备该白油基钻井液用有机膨润土所用的钠膨润土是指皂土，为市售商品。
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