专利名称：聚合物膨润土钻井泥浆的制作方法
技术领域：
本发明涉及膨润土钻井泥浆，尤其涉及一种聚合物膨润土钻井泥浆，用于管道穿越、水平定向钻、石油钻探、盾构、非开挖和市政建设等。
背景技术：
水平定向钻进管道穿越已广泛应用于市政、通信、电力、燃气、石油、自来水等管线施工中。施工的孔径越来越大，穿越长度越来越长，钻越不同地质的情况也越来越多。孔径较小、穿越长度较短的过程对于钻进泥浆的要求相对较低，然而随着穿越孔径大且施工·工段较长的穿越项目，如西气东输等，如果选择常规的钻进泥浆，就会造成一系列的过程问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种聚合物膨润土钻井泥浆。本发明的目的通过以下技术方案来实现
聚合物膨润土钻井泥浆，特点是由膨润土粉末与聚合物混合形成，所述聚合物为羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺的复合物，膨润土粉末与聚合物的质量比为100 :(I 3)，羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺的质量比为(15 30) :1。进一步地，上述的聚合物膨润土钻井泥浆，所述膨润土粉末为钠基膨润土粉末，其颗粒度满足通过200目标准筛的粉末在85% 95%以上，且100%通过100目标准筛。更进一步地，上述的聚合物膨润土钻井泥浆，所述羧甲基纤维素为高粘度羧甲基纤维素钠，其颗粒度满足100%通过100目标准筛，表观粘度在30cp以上。再进一步地，上述的聚合物膨润土钻井泥浆，所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺，其分子量在1400 2600万，离子度在20 40%，水溶液表观粘度在IOcp以上，其颗粒度满足100%通过40目标准筛。本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在
①高悬浮性，3%加量下范氏粘度计测试的600转速的读数控制在24以上，能够有效悬浮和携带钻井液中的钻屑和砂石；
②低渗透性，3%加量下的滤失量为20ml以内，有效防止塌孔；
③良好的流变性能，3%加量下膨润土钻井泥浆的动塑比控制在3以内，确保泥浆的流动性。
具体实施例方式本发明研发成孔率高、护壁性能好且高效携带钻削的泥浆产品，采用膨润土作为主要的配浆材料，通过采用高分子有机物的有机处理，达到高悬浮、高造浆、高护壁和高动朔比的性能。膨润土具有极强的吸湿性，吸水后膨胀，膨胀数可达自身体积的30倍衣裳。在水中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。与高分子聚丙烯酰胺类有机物结合可以增强其粘滞性，提升其携带钻屑的能力。与羧甲基纤维素类有机物相结合可以提升其胶体性能，提高保水性和护壁的能力。通过以上的性能特点，通过大量的试验，研制大孔径长距离穿越的泥浆，并应用于国内目前最长的管道穿越项目。聚合物膨润土钻井泥浆，由膨润土粉末与聚合物混合形成，所述聚合物为羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺的复合物，膨润土粉末与聚合物的质量比为100 : (I 3)，羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺的质量比为(15 30) :1。其中，膨润土粉末为钠基膨润土粉末，其颗粒度满足通过200目标准筛的粉末在85% 95%以上，且100%通过100目标准筛。羧甲基纤维素为高粘度(高粘羧甲基纤维素是该系列聚合物的一个等级划分，分为高粘、低粘和中粘)羧甲基纤维素钠，其颗粒度满足100%通过100目标准筛，表观粘度在30cp以上。
聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺，其分子量在1400 2600万，离子度在20 40%，水溶液表观粘度在IOcp以上，其颗粒度满足100%通过40目标准筛。其制备工艺为
1)将钠基膨润土原矿进行钠化处理，保证其具有优质的质量；
2)将钠化好的膨润土晾晒，控制含水量，然后进行烘干，控制烘干程度在12%以内；
3)烘干完毕的钠基膨润土进行磨粉，控制膨润土粉的颗粒大小；
4)风选提纯，控制膨润土粉中的无效成分；
5)复合聚合物，将确认好比例的羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺聚合物混合均匀后，通过匀速喂料机将聚合物送入雷蒙磨中，与粉末状钠基膨润土进行分选复合。制备获得的聚合物膨润土钻井泥浆，具有以下特点
①优异的悬浮性，3%加量下范氏粘度计测试的600转速的读数控制在24以上，能够有效悬浮和携带钻井液中的钻屑和砂石；传统的管道穿越用泥浆产品，由于颗粒之间缺乏胶结，胶体粘度太低，悬浮不了大的钻屑，故而难以达到施工要求，且传统泥浆不能多次循环使用；而本发明产品主要通过使用优质钠基膨润土、增粘型聚合物和降漏失聚合物添加剂混合而成；
②优异的降滤失性，3%加量下的滤失量为20ml以内，有效防止塌孔；本发明产品在钻井压力下能够形成薄而致密的泥皮，防止钻井液中的水分透过井壁缝隙流失到地层中，造成泥浆越来越厚，从而出现钻井液粘滞和卡钻等现象；同时也阻止了地层水分透过缝隙反渗入进钻井泥浆中，降低泥浆悬浮性能，造成井塌；
③优异的流动性和触变性，3%加量下膨润土钻井泥浆的动塑比控制在3以内，确保泥浆的流动性；静止时有效悬浮钻屑，同时有利于降低钻头的压力，增加钻具的寿命。需要理解到的是以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.聚合物膨润土钻井泥浆，其特征在于由膨润土粉末与聚合物混合形成，所述聚合物为羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺的复合物，膨润土粉末与聚合物的质量比为100 :(I 3)，羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺的质量比为(15 30) :1。
2.根据权利要求I所述的聚合物膨润土钻井泥浆，其特征在于所述膨润土粉末为钠基膨润土粉末，其颗粒度满足通过200目标准筛的粉末在85% 95%以上，且100%通过100目标准筛。
3.根据权利要求I所述的聚合物膨润土钻井泥浆，其特征在于所述羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠，其颗粒度满足100%通过100目标准筛，表观粘度在30cp以上。
4.根据权利要求I所述的聚合物膨润土钻井泥浆，其特征在于所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺，其分子量在1400 2600万，离子度在20 40%，水溶液表观粘度在IOcp以上,其颗粒度满足100%通过40目标准筛。
全文摘要
本发明涉及聚合物膨润土钻井泥浆，由膨润土粉末与聚合物混合形成，所述聚合物为羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺的混合物，膨润土粉末与聚合物的质量比为100(1～3)，羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺的质量比为(15～30)1。采用钠基膨润土、增粘型聚合物和降漏失聚合物添加剂混合而成，能够有效悬浮和携带钻井液中的钻屑和砂石，在钻井压力下能够形成薄而致密的泥皮，防止钻井液中的水分透过井壁缝隙流失到地层中，静止时有效悬浮钻屑，同时有利于降低钻头的压力，增加钻具的寿命。
文档编号C09K8/24GK102757199SQ201210236698
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者沈晴, 王云, 许延文 申请人:捷高科技(苏州)有限公司