CN112723367A - 环保型钻井液用有机膨润土的制备方法 - Google Patents

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田先国
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Abstract

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种环保型钻井液用有机膨润土的制备方法。将提纯后的天然钠基膨润土干料溶于水中，形成悬浮体系a；将有机改性剂溶于二甲苯，形成均一体系b；将助剂A二甲苯中，形成均一体系c，在搅拌状态下，将体系b加入到悬浮体系a中，调节体系pH值为7～8，反应形成均一体系d；在搅拌状态下，将体系c加入悬浮体系d中反应，将产物冷却至室温，洗涤过滤，干燥，粉碎过筛，到产品。本发明方法可以制备出环保的钻井液用有机膨润土，在体系中具有良好的流变性能和配伍性能。

Description

环保型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，具体涉及一种环保型钻井液用有机膨润土的制备方法。
背景技术
随着钻井技术的发展和环保法律法规的健全完善，水基钻井液逐渐不能满足井下复杂地质条件的需求，油基钻井液不能很好地满足环保要求，应用和推广均受到一定程度的限制。
油基钻井液也是页岩油气开发的主要钻井液体系，我国常用的油基泥浆主要是柴油体系，芳烃含量高，存在难以回收，污染环境的缺点。
随着人们环保意识的增强，传统的油基钻井液使用将受到越来越严格的限制，环保型钻井液由于其环保性具有良好的发展前景。
环保型钻井液作为一种具有环保特性的新型钻井液体系，它既保留了油基钻井液的性能特点，又解决了油基钻井液与环境保护之间的矛盾，因此成为海洋复杂地层和其它陆地环境敏感区域钻井过程中必不可少的钻井液体系。
环保型钻井液用有机膨润土是环保型钻井液中最基本的亲油胶体，可提高钻井液的粘度和切力，降低钻井液的滤失量，有机膨润土的性能直接影响环保型钻井液的开发和应用。
国内对环保型钻井液用有机土的开发刚刚起步，没有相关专用产品。
目前市场上没有成熟的环保型钻井液用有机膨润产品，已有的有机土产品，主要应用于传统油基钻井液，在环保型钻井液体系中存在流变性能差，造浆性能低等缺点，现场应用比较困难，因此对环保型钻井液用有机膨润的制备进行了研究。
发明内容
本发明的目的是提出一种环保型钻井液用有机膨润土的制备方法。
本发明的主要技术方案：环保型钻井液用有机膨润土的制备方法，包括以下步骤：
（1）将天然钠基膨润土提纯至蒙脱石含量达92%以上;
（2）将提纯后的天然钠基膨润土干料溶于水中，高速搅拌，形成质量浓度为4%-6%悬浮体系a；
（2）将有机改性剂混溶于二甲苯中，搅拌溶解，形成质量浓度为10%-15%体系b；
（3）加入质量浓度为10%的助剂A，反应形成均一体系c；
（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75～85℃反应1~1.5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75～85℃反应0.5~1小时；
（6）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65～85℃真空环境下干燥，粉碎过筛，即得到有机膨润土产品。
优选地，所述天然钠基膨润土中蒙脱石重量百分含量≥92%。
所述天然钠基膨润土层间负电荷在0.32-0.48/单位晶胞之间。
所述天然钠基膨润土采用新疆昌吉州奇台县的天然钠基膨润土。
所述有机改性剂为双十八烷基二甲基氯化铵；加入量是钠基膨润土质量的30%-40%。
所述助剂A为脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH2CH2O)nH（n=9、12、20）。
所述助剂A的加入量为钠基膨润土质量的5%-10%。
所述步骤（3）中，反应10分钟形成均一体系c。
所述体系d中钠基膨润土/有机改性剂/助剂A质量比为10：4：1。
所述步骤（6）中，粉碎过200目筛。
本发明采用的天然膨润土原矿的层间负电荷在0.32-0.48/单位晶胞之间，所获得的钠基膨润土蒙脱石重量百分含量≥92%，膨胀容≥108ml/g。
本发明制备的有机膨润土在环保型钻井液体系中具有良好的流变性能。
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80份钠基土分散到水中，高速搅拌，得到浓度为5%稳定的悬浮液，调整悬浮液的PH值至7~8，备用；将32份双十八烷基二甲基氯化铵溶水中，浓度为12%，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。将6份脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH2CH2O)nH（n=9）溶解于水中，搅拌均匀，加热至80℃，使之成为澄清透明的溶液备用，浓度为8%。在高速搅拌状态下，将双十八烷基二甲基氯化铵溶液迅速加到悬浮液中，在75℃时反应1.5小时，继续加入配制好的助剂，搅拌反应1小时。产物冷却至室温，用去离子水反复洗涤，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氯化铵溶解于200份二甲苯中，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，加热至80℃，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氯化铵溶液迅速加到悬浮液中，在70℃时反应1.6小时，继续加入配制好的助剂，搅拌反应0.9小时。产物冷却至室温，用去离子水反复洗涤，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份的钠基土分散到1000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25份双十八烷基二甲基氯化铵溶解于200份二甲苯中，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=20）溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，加热至80℃，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，继续加入配制好的助剂，搅拌反应1小时。产物冷却至室温，用去离子水反复洗涤，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4
把60份的钠基土分散到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氯化铵溶解于200份二甲苯中，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=9）溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，加热至80℃，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，继续加入配制好的助剂，搅拌反应1小时。产物冷却至室温，用去离子水反复洗涤，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5
把70份的钠基土分散到1500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26份双十八烷基二甲基氯化铵溶解于200份二甲苯中，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。将13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，加热至80℃，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，继续加入配制好的助剂，搅拌反应1小时。产物冷却至室温，用去离子水反复洗涤，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6
把85份的钠基土分散到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28份双十八烷基二甲基氯化铵溶解于200份二甲苯中，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=12）溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，加热至80℃，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，继续加入配制好的助剂，搅拌反应1小时。产物冷却至室温，用去离子水反复洗涤，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7
把65份的钠基土分散到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25份双十八烷基二甲基氯化铵溶解于200份二甲苯中，搅拌均匀，使之成为澄清透明的溶液备用。将12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，加热至80℃，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氯化铵溶液迅速加到悬浮液中，在70℃时反应2小时，继续加入配制好的助剂，搅拌反应0.5小时。产物冷却至室温，用去离子水反复洗涤，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。
对所得有机土在环保型钻井液性能进行了检测，结果显示相比普通有机土，发明的有机土性能在环保型钻井液中的性能明显提升，采用该有机土配置的钻井液具有良好的流变性能。
有机土性能试验的测定结果
Figure 417629DEST_PATH_IMAGE001

Claims (10)

1.一种环保型钻井液用有机膨润土的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）将天然钠基膨润土提纯至蒙脱石含量达92%以上;
（2）将提纯后的天然钠基膨润土干料溶于水中，高速搅拌，形成质量浓度为4%-6%悬浮体系a；
（2）将有机改性剂混溶于二甲苯中，搅拌溶解，形成质量浓度为10%-15%体系b；
（3）加入质量浓度为10%的助剂A，反应形成均一体系c；
（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75～85℃反应1~1.5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75～85℃反应0.5~1小时；
（6）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65～85℃真空环境下干燥，粉碎过筛，即得到有机膨润土产品。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述天然钠基膨润土中蒙脱石重量百分含量≥92%。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述天然钠基膨润土层间负电荷在0.32-0.48/单位晶胞之间。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述天然钠基膨润土采用新疆昌吉州奇台县的天然钠基膨润土。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述有机改性剂为双十八烷基二甲基氯化铵；加入量是钠基膨润土质量的30%-40%。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述助剂A为脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH2CH2O)nH（n=9、12、20）。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在是所述助剂A的加入量为钠基膨润土质量的5%-10%。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述步骤（3）中，反应10分钟形成均一体系c。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述体系d中钠基膨润土/有机改性剂/助剂A质量比为10：4：1。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述步骤（6）中，粉碎过200目筛。
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