CN107523280A - 一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及膨润土矿深加工技术领域，具体公开一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂及其制备方法。所述用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，包括如下质量百分比的原料组分：抗盐性植物胶5%‑20%；抗高钙抗高温聚合物降滤失剂10%‑30%；提粘降滤失剂20%‑40%；改性钠基膨润土10%‑30%。本发明工艺简单，操作方便，安全环保，成本低廉，所提供的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，易于储存，各添加组分在改性钠基膨润土包覆隔离条件下可以长期保持活性，具有良好的抗盐性能。

Description

一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及膨润土矿深加工技术领域，尤其涉及一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂及其制备方法。
背景技术
现在全世界在海上、海边和高矿化度水质地区钻井（含非开挖各类工程，如水平定向钻穿越工程）配制钻井液基本上是两种形式：一种是，用淡水加膨润土泥浆（俗称膨润土用淡水预水化），然后加入各种需要的抗盐护胶剂制成很稠的基浆，再用海水（高矿化度水）稀释至需要的泥浆指标。施工中不断地补新浆和加入抗盐护胶剂，抗盐性效果差，这种办法需要不间断地淡水运输和储存才能保证连续施工。配浆和维护泥浆及储备各种抗盐护胶剂的成本较高。
另一种，用各种抗盐护胶剂以海水（高矿化度水）配制化学（聚合物）钻井液后，再少加入膨润土，配制成低固相（或不加膨润土）聚合物钻井液，这种钻井液的应用有局限性，只适应于岩石层或地层稳定性好的地质条件下提高钻速，且此方法，配浆复杂，要求精度高，维护钻井液复杂，钻井液性能不易掌控，，各种聚合物在高温、潮湿的环境下不易储存，容易发生团聚或霉变现象，且这种办法只有在技术力量非常强的施工队伍中方可使用。
发明内容
针对现有海水钻井液用的抗盐护胶剂存在的不易储存，易团聚或霉变，成本高等问题，本发明提供一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂及其制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，以所述用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的总质量为100%计，包括如下质量百分比的原料组分：
抗盐性植物胶 5%-20%；
抗高钙抗高温聚合物降滤失剂 10%-30%；
提粘粘降滤失剂 20%-40%；
改性钠基膨润土 10%-30%；
其中，所述抗高钙抗高温聚合物降滤失剂的抗高钙浓度为2.5×104mg/L-4.5×104mg/L，抗高温范围为150℃-250℃。
相对于现有技术，本发明提供的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，用改性钠基膨润土对其它添加组分进行包覆，防止各添加组分受潮霉变，使产品易于储存，同时，各添加组分在改性钠基膨润土包覆隔离条件下可以长期保持活性，不易出现团聚现象，使用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂具有良好的抗盐性能。
进一步地，本发明还提供所述用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，该制备方法，至少包括以下步骤：
（1）将抗盐性植物胶、抗盐提粘降滤失剂、抗高钙抗高温聚合物降滤失剂、 降滤失剂进行混料处理，得到混合物料；
（2）将改性钠基膨润土加入到所述混合物料中，进行包覆性混合，得到海水增粘降滤失复合剂。
相对于现有技术，本发明提供的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，工艺简单，操作方便，安全环保，成本低廉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，该用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，以所述用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的总质量为100%计，包括如下质量百分比的原料组分：
抗盐性植物胶 5%-20%；
抗高钙抗高温聚合物降滤失剂 10%-30%；
提粘粘降滤失剂 20%-40%；
改性钠基膨润土 10%-30%；
其中，所述抗高钙抗高温聚合物降滤失剂的抗高钙浓度为2.5×104mg/L-4.5×104mg/L，抗高温范围为150℃-250℃。
优选地，抗盐性植物胶为瓜尔胶，提高用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的抗盐性能。
优选地，提粘降滤失剂为聚阴离子纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种，聚阴离子纤维素，改善用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的粘度和滤失性能；羟乙基纤维素，是抗盐提粘降滤失剂，提高用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的抗盐性的同时改善其粘度和滤失性能。
优选地，改性钠基膨润土由原矿膨润土与钠化剂、抗盐改性剂、改性助剂进行改性反应所得，通过钠化反应及抗盐改性处理，得到了对盐有一定适应性的改性钠基膨润土。
优选地，钠化剂为碳酸钠、氟化钠中的至少一种，当钙-钠型原矿膨润土又偏钙型时，选用碳酸钠、氟化钠的混合钠化剂，提高钠化效果。
优选地，抗盐改性剂包括元明粉，对原矿膨润土进行抗盐改性，得到对盐有一定适应性的改性钠基膨润土。
优选地，离子改性助剂为二价离子改性助剂、三价离子改性助剂中的至少一种，体系中稍增加一定量的高价离子，以增强分散液的网络强度，达到提高粘度的目的，有助于得到更好性能的改性钠基膨润土。
进一步优选地，二价离子改性助剂包括镁盐；三价离子改性助剂包括铝盐。
本发明实施例提供的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，用改性钠基膨润土对其它添加组分进行包覆，防止各添加组分受潮霉变，使产品易于储存，同时，各添加组分在改性钠基膨润土包覆隔离条件下可以长期保持活性，不易出现团聚现象，且使用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂具有良好的抗盐性能。
本发明在提供该用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的前提下， 还进一步提供了该用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法。
在一实施例中，该制备方法至少包括以下步骤：
（1）将抗盐性植物胶、抗盐提粘降滤失剂、抗高钙抗高温聚合物降滤失剂、 降滤失剂进行混料处理，得到混合物料；
（2）将改性钠基膨润土加入到所述混合物料中，进行包覆性混合，得到海水增粘降滤失复合剂。
优选地，改性钠基膨润土的制备方法如下：
（21）将原矿膨润土进行粉碎均化处理后，粒径筛分，得到原矿土；
（22）将所述原矿土与钠化剂、抗盐改性剂、离子改性助剂进行混料处理，得到混合物料；
（23）将水加入到所述混合物料中，搅拌处理后，进行堆置陈化处理、干燥处理，得到改性钠基膨润土。
该改性钠基膨润土的制备方法，工艺简单，操作方便，安全环保，所得到的改性钠基膨润土，粘度高，滤失量低，膨胀指数高，且具有一定的抗盐性能。
进一步优选地，钠化剂的加入量为原矿土质量的4-6%，为了使原矿土能够被充分的钠化，得到改性钠基膨润土。
进一步优选地，抗盐改性剂的加入量为原矿土质量的0.1-1%，对原矿膨润土进行抗盐改性，得到对盐有一定适应性的改性钠基膨润土。
进一步优选地，离子改性助剂的加入量为原矿土质量的0.1-0.5%，体系中稍增加一定量的高价离子，以增强分散液的网络强度，达到提高粘度的目的，有助于得到更好性能的改性钠基膨润土。
进一步优选地，水的加入量为原矿土质量的35-45%，改性过程中，膨润土的钙、镁等离子与外加的钠离子是在水介质中进行置换反应的，水份太少，反应条件差，不利于钠化反应和改性的进行。
优选地，堆置陈化处理时间4-6个月，保证反应进行充分。
优选地，干燥处理为晾晒干燥。
本方法制备工艺简单，操作方便，安全环保，成本低廉。
为了更好的说明本发明实施例提供的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂及其制备方法，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，包括如下质量百分比的原料组分：
瓜尔胶 5%；
羟乙基纤维素 20%；
抗高钙抗高温聚合物降滤失剂 30%；
聚阴离子纤维素 20%；
改性钠基膨润土 25%。
用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将瓜尔胶、羟乙基纤维素、抗高钙抗高温聚合物降滤失剂、聚阴离子纤维素进行混料处理，得到混合物料；
（2）将改性钠基膨润土加入到所述混合物料中，进行包覆性混合，得到海水增粘降滤失复合剂。
实施例2
瓜尔胶 20%；
羟乙基纤维素 10%；
抗高钙抗高温聚合物降滤失剂 30%；
聚阴离子纤维素 15%；
改性钠基膨润土 25%。
用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将瓜尔胶、羟乙基纤维素、抗高钙抗高温聚合物降滤失剂、聚阴离子纤维素进行混料处理，得到混合物料；
（2）将改性钠基膨润土加入到所述混合物料中，进行包覆性混合，得到海水增粘降滤失复合剂。
实施例3
瓜尔胶 20%；
羟乙基纤维素 20%；
抗高钙抗高温聚合物降滤失剂 10%；
聚阴离子纤维素 20%；
改性钠基膨润土 30%。
用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将瓜尔胶、羟乙基纤维素、抗高钙抗高温聚合物降滤失剂、聚阴离子纤维素进行混料处理，得到混合物料；
（2）将改性钠基膨润土加入到所述混合物料中，进行包覆性混合，得到海水增粘降滤失复合剂。
实施例4
瓜尔胶 20%；
羟乙基纤维素 20%；
抗高钙抗高温聚合物降滤失剂 30%；
聚阴离子纤维素 20%；
改性钠基膨润土 10%。
用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将瓜尔胶、羟乙基纤维素、抗高钙抗高温聚合物降滤失剂、聚阴离子纤维素进行混料处理，得到混合物料；
（2）将改性钠基膨润土加入到所述混合物料中，进行包覆性混合，得到海水增粘降滤失复合剂。
实施例5
瓜尔胶 20%；
羟乙基纤维素 15%；
抗高钙抗高温聚合物降滤失剂 30%；
聚阴离子纤维素 10%；
改性钠基膨润土 25%。
用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将瓜尔胶、羟乙基纤维素、抗高钙抗高温聚合物降滤失剂、聚阴离子纤维素进行混料处理，得到混合物料；
（2）将改性钠基膨润土加入到所述混合物料中，进行包覆性混合，得到海水增粘降滤失复合剂。
为了更好的说明本发明实施例提供的海水增粘降滤失复合剂的特性，下面将实施例5制备的海水增粘降滤失复合剂与纯钠土配合使用，并测得相应的参数，如表1所示。
表1
φ600读值 动塑比 滤失量 配比
≥35 1.0-1.5 ≤12.0 350mL复合盐水，22.5g钠土加入1%（3.5g）复合剂
复合盐水（4.5%NaCl，0.5%CaCl2，1.3%MgCl2）
由以上数据可得，海水增粘降滤失复合剂与纯钠土在复合盐水中配合使用，具有较好的粘度和滤失性能，说明本发明所提供的海水增粘降滤失复合剂可以与纯钠土调配出高粘度、低滤失的优质抗盐性泥浆。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，其特征在于，以所述用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的总质量为100%计，包括如下质量百分比的原料组分：
抗盐性植物胶 5%-20%；
抗高钙抗高温聚合物降滤失剂 10%-30%；
提粘粘降滤失剂 20%-40%；
改性钠基膨润土 10%-30%；
其中，所述抗高钙抗高温聚合物降滤失剂的抗高钙浓度为2.5×104mg/L-4.5×104mg/L，抗高温范围为150℃-250℃。
2.如权利要求1所述的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，其特征在于：所述改性钠基膨润土由原矿膨润土与钠化剂、抗盐改性剂、离子改性助剂进行改性反应所得。
3.如权利要求2所述的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，其特征在于：所述钠化剂为碳酸钠、氟化钠中的至少一种；和/或
所述抗盐改性剂包括元明粉；和/或
所述离子改性助剂为二价离子改性助剂、三价离子改性助剂中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一项所述的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，其特征在于：所述抗盐性植物胶为瓜尔胶。
5.如权利要求1-3任一项所述的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂，其特征在于：所述提粘降滤失剂为聚阴离子纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。
6.如权利要求1-5任一项所述的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，其特征在于：至少包括如下步骤：
（1）将抗盐性植物胶、抗盐提粘降滤失剂、抗高钙抗高温聚合物降滤失剂、 降滤失剂进行混料处理，得到混合物料；
（2）将改性钠基膨润土加入到所述混合物料中，进行包覆性混合，得到海水增粘降滤失复合剂。
7.如权利要求6所述的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，其特征在于：所述改性钠基膨润土的制备方法如下：
（21）将原矿膨润土进行粉碎均化处理后，粒径筛分，得到原矿土；
（22）将所述原矿土与钠化剂、抗盐改性剂、离子改性助剂进行混料处理，得到混合物料；
（23）将水加入到所述混合物料中，搅拌处理后，进行堆置陈化处理、干燥处理，得到改性钠基膨润土。
8.如权利要求7所述的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，其特征在于：所述钠化剂的加入量为原矿土质量的4-6%；和/或
所述抗盐改性剂的加入量为原矿土质量的0.1-1%；和/或
所述离子改性助剂的加入量为原矿土质量的0.1-0.5%；和/或
所述水的加入量为原矿土质量的35-45%。
9.如权利要求7所述的用于海水泥浆的增粘降滤失复合剂的制备方法，其特征在于：所述堆置陈化处理时间4-6个月；和/或
所述干燥处理为晾晒干燥。
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