CN106542536A

CN106542536A - 一种高性能油基钻井液用有机膨润土的制备方法

Info

Publication number: CN106542536A
Application number: CN201510588066.1A
Authority: CN
Inventors: 董天雷; 魏士新; 田先国; 祝东红
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Nanjing Chemical Industry Group Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-03-29

Abstract

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种高性能油基钻井液用有机膨润土的制备方法。将55～75份的钠基膨润土干料溶于600～900份的去离子水中，形成悬浮体系a；将季胺盐有机改性剂15～35份混溶于100～300份溶剂中，形成均一体系b；将有机助剂10～15份溶100～150份溶剂中，形成均一体系c；将体系b加入到悬浮体系a中，在70～90℃反应1-2小时，形成均一体系d；将体系c加入悬浮体系d中，在70～90℃反应1-2小时；将产物冷却至室温，洗去产物中多余的离子，过滤，最后固体产物在60～80℃真空环境下干燥，粉碎过筛得到产品。本发明可以较大地提高有机膨润土性能，制得质量优良的油基钻井液用有机膨润土，有利于提高钻井液的流变性、抗滤失性能和携岩能力。

Description

一种高性能油基钻井液用有机膨润土的制备方法

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，涉及钻井液用有机土技术领域，具体涉及一种高性能油基钻井液用有机膨润土的制备方法。

背景技术

膨润土，是以蒙脱石为主的含水粘土矿，分子式：Na_x(H₂O)₄(Al_2-XMg_0.83)Si₄O₁₀)(OH)₂，由于它具有特殊的性质，如：膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性等等被运用于各种领域。我国膨润土矿资源十分丰富，含量仅次于美国，居世界第二位，但对其深加工利用远不及国外，一直处于初期开发应用阶段，近几年才开展对膨润土深加工利用研究工作，有机膨润土就是膨润土深加工的精细产品之一。有机膨润土由于其具有疏水亲油的特性，在有机溶剂中有良好的分散性、加溶性和乳化性．而广泛应用于石油钻井、油漆、油墨、高温润滑脂、化妆品、铸造、农药等工业领域作为防沉降剂、稠化剂、增粘剂及悬浮剂等。

有机膨润土是油基钻井液中的最基本亲油胶体，在油基钻井液中既可提高泥浆的粘度和切力，又能降低油基钻井液的滤失量，因此有机土是油基钻井液中不可缺少的添加剂。有机土在钻井液中主要起增黏提切的作用，其性能的好坏将直接影响钻井液的流变性和携岩能力。目前市场上的钻井液用有机土在白油中的凝胶性和增黏提切效果普遍较差，因此对高性能油基钻井液用有机土的制备进行了研究。

发明内容

本发明的目的是提出一种高性能油基钻井液用有机膨润土的制备方法。

本发明方法可以较大地提高钻井液用有机膨润土的层间距和流变性能，发明出性能优良的有机膨润土，有利于提高油基钻井液的流变性、抗滤失性能和携岩能力。

本发明的主要技术方案：油基钻井液用有机膨润土的制备方法，其特征是包括：

（1）将55～75份的钠基膨润土干料溶于去离子水中，高速搅拌，形成悬浮体系a；

（2）将季胺盐有机改性剂 15～35份混溶于无水乙醇中，搅拌溶解，形成均一体系b；

（3）将有机助剂10～15份溶于无水乙醇中，搅拌溶解，形成均一体系c；

（4）在搅拌状态下，将溶液b加入到悬浮体系a中，并调节体系PH值为7～8，在70～90℃反应1~2小时，形成均一体系d；

（5）在搅拌状态下，将体系c加入悬浮体系d中，在70～90℃反应1~2小时；

将步骤（5）中得到的产物冷却至室温，洗去产物中多余的离子，过滤，然后将所得的固体产物在60～80℃真空环境下干燥，粉碎过200目筛，即得到有机膨润土产品。

优选地，上述钠基膨润土浆液体系质量浓度为5%～7%;季胺盐有机改性剂溶液质量浓度为10%～30%;有机助剂质量溶液浓度10%～20% ;

所述季胺盐有机改性剂为双十八烷基二甲基苄基氯化铵；加入量是钠基膨润土阳离子交换量的80～120%摩尔当量。

所述有机助剂为脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH₂CH₂O)nH（n=9、12、20）。

所述钠基膨润土是粉状混合物，蒙脱石重量百分含量92-99%，膨胀容85~95 ml/g，碱性系数为3~6。

所述步骤(1)中的搅拌速率为450r/min。

本发明方法可以较大地提高有机膨润土性能，制得质量优良的油基钻井液用有机膨润土，有利于提高钻井液的流变性、抗滤失性能和携岩能力。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的内容。

实施例１

把50份的碱性系数为3.5的钠基土分散到700份去离子水中，高速搅拌，得到稳定的悬浮液，调整悬浮液的PH值至7~8，备用；将20份双十八烷基二甲基苄基氯化铵溶解于300份去离子水中，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。将10份脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH₂CH₂O)_nH（n=9）溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。在高速搅拌状态下，将双十八烷基二甲基苄基氯化铵溶液迅速加到悬浮液中，在75℃时反应1.5小时，继续加入肪酸聚氧乙烯酯溶液，搅拌反应1小时。产物冷却至室温，用去离子水反复去除产物中残余的Cl^-，过滤，将制备的有机膨润土在70℃真空干燥、粉碎以及过200目筛，即得到有机膨润土产品。

实施例2

把60份的碱性系数为5的钠基土分散到800份去离子水中，高速搅拌，得到稳定的悬浮液，调整悬浮液的PH值至7~8，备用；将22份双十八烷基二甲基苄基氯化铵溶解于200份乙醇中，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。将11份脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH₂CH₂O)nH（n=12）溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。在高速搅拌状态下，将双十八烷基二甲基苄基氯化铵溶液迅速加到悬浮液中，在70℃时反应1.5小时，继续加入脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH₂CH₂O)nH（n=12）溶液，搅拌反应1小时。产物冷却至室温，用去离子水反复去除产物中残余的Cl^-，过滤，将制备的有机膨润土在75℃真空干燥、粉碎以及过200目筛，即得到有机膨润土产品。

实施例3

把65份的碱性系数为6的钠基土分散到800份去离子水中，高速搅拌，得到稳定的悬浮液，调整悬浮液的PH值至7~8，备用；将24.8份双十八烷基二甲基苄基氯化铵溶解于200份乙醇中，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。将10.5份脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH₂CH₂O)nH（n=20）溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。在高速搅拌状态下，将双十八烷基二甲基苄基氯化铵溶液迅速加到悬浮液中，在70℃时反应1.5小时，继续加入脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH₂CH₂O)nH（n=20）溶液，反应1小时。产物冷却至室温，用去离子水反复去除产物中残余的Cl^-，过滤，将制备的有机膨润土在70℃真空干燥、粉碎以及过200目筛，即得到有机膨润土产品。

对有机膨润土性能进行性能评价：

流变性(常温):称取10.5 g的有机土，倒入装有350ml 5^#柴油油的高搅杯中，在3000r/min条件下搅拌使其均匀分散，然后在11000r/min下高速搅拌20 min，在25℃下测定表观黏度、塑性黏度和动切力。

评价结果如下：

由上述数据可以看出：本发方法制备的有机膨润土在柴油中有良好的流变性能和抗滤失性能。

Claims

1.一种高性能油基钻井液用有机膨润土的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（4）在搅拌状态下，将体系b加入到悬浮体系a中，并调节体系PH值为7～8，在70～90℃反应1~2小时，形成均一体系d；

将步骤（5）中得到的产物冷却至25℃，洗去产物中多余的离子，过滤，然后将所得的固体产物在60～80℃真空环境下干燥，粉碎过200目筛，即得到有机膨润土产品。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述季胺盐有机改性剂为双十八烷基二甲基苄基氯化铵；加入量是钠基膨润土阳离子交换量的80～120%摩尔当量。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述有机助剂为脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH₂CH₂O)_nH（n=9、12、20）。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述钠基膨润土浆液体系质量浓度为5%～7%；季胺盐有机改性剂溶液质量浓度为10%～30%；有机助剂溶液质量浓度10%～20%。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述钠基膨润土是粉状混合物，蒙脱石重量百分含量92～99%，膨胀容85~95 ml/g。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述钠基膨润土的碱性系数为3~6。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中的搅拌速率为450r/min。