钻井用抗高温有机土及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及石油化工中有机膨润土改性【技术领域】，是一种钻井用抗高温有机土及其配制方法。由如下重量份组分构成：钠基膨润土60-70份；季铵盐阳离子表面活性剂20-30份；螯合剂5-10份；磺化聚苯乙烯基铵20-30份；水1000-1500份。其制备方法为：(1)将钠基膨润土、季铵盐阳离子表面活性剂、螯合剂、磺化聚苯乙烯基铵分别加入到水中，对应所得溶液记为A、B、C、D；(2)将B和C同时加入A，在常压温度65-75℃下搅拌2-3h；(3)D加入第(2)步得到的产物，控制压力10-15MPa，温度90-95℃下搅拌1-1.5h后得到初产物在温度150-200℃下快速蒸干，粉碎粒径100-200目。
【专利说明】钻井用?几局温有机土及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油化工中有机膨润土改性【技术领域】，是钻井用抗高温有机土及其制备方法。
【背景技术】
[0002]有机土是油基钻井液中最基本的亲油胶体，在油基钻井液中既可以提高油基钻井液的粘度和切力，又能降低油基钻井液的滤失量，是油基钻井液中不可缺少的添加剂。目前有机土的制备方法普遍使用阳离子表面活性剂和高分散的亲水粘土发生离子交换吸附而制成，在高温下，这种吸附和结合会发生分解，失去有机土的亲油功能。
[0003]当前油基钻井液在国内已经成为深井、超深井、页岩油气井、水平井等深井和特殊工艺井钻井液技术研究的重点，其良好的抑制、防塌、润滑、抗污染能力，尤其是抗高温能力，是解决当前深井、超深井的主要手段，目前在塔里木油田完成的克深7井，井深8023m，井底温度180°C，最高密度2.55g/cm3,是目前油基钻井液使用中温度和密度最高的井，随后塔里木油田在天山山前构造深井中又成功使用了抗温180°C以上的油基钻井液，但是，这些油基钻井液的组成材料和技术服务均是由国外公司完成的，其主要原因之一就是国内有机土的抗高温能力难以满足该地区的需求。
[0004]目前用于膨润土改性为有机土的阳离子表面活性剂普遍是十二烷基三甲基溴化铵，由此得到的有机土在柴油中分散性良好，但是抗温能力有限，在高温下会发生分解。传统的有机土是膨润土与季铵盐反应而成，这种有机土存在季铵盐与粘土的结合力不足够，导致在高温下季铵盐解析的缺点。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种钻井用抗高温有机土及其制备方法，引入了螯合剂和磺化聚苯乙烯基铵，一方面要合计吸附在粘土粒子表面和季铵盐的亲油端，起螯合、加固季铵盐和粘土之间结合的作用；另一方面磺化聚苯乙烯基铵可以改变有机土层间结构，提高其抗温能力。克服了上述现有技术之不足，有效解决了目前公开的钻井用有机土抗温能力不足的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案为:
钻井用抗高温有机土由如下重量份组分构成:
钠基膨润土 60份至70份
季铵盐阳离子表面活性剂20份至30份 螯合剂5至10份 磺化聚苯乙烯基铵20份至30份 水 1000份至1500份
其中:钠基膨润土为天然膨润土经纯碱离子交换后用于钻井的膨润土 ；季铵盐阳离子表面活性剂为C16至C18链长的烷基季铵盐、双烷基季铵盐、带多个氧乙烯基团的季铵盐中的一种；螯合剂为三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸中的任意一种；
上述季铵盐阳离子表面活性剂C16至C18链长的烷基季铵盐、双烷基季铵盐、带多个氧乙烯基团的季铵盐及含环氧基的季铵盐分别为:
C16至C18链长的烷基季铵盐为:十六烷基二甲基溴化铵、十六烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基溴化铵、十八烷基二甲基氯化铵中的一种；
双烷基季铵盐:双十八烷基三甲基溴化铵、双十八烷基三甲基氯化铵、双十六烷基三甲基氯化铵中的一种；
带多个氧乙烯基团的季铵盐:聚氧乙烯基烷基双季铵盐阳离子表面活性剂、聚氧乙烯基季铵盐中的一种。
[0007]钻井用抗高温有机土的制备方法按如下步骤进行:
(1)将60份至70份钠基膨润土加入到600份至700份水中，在转速10000r/min下高速搅拌Ih至1.5h后，过200目筛布，清除粗颗粒，筛过后的膨润土悬浮液记为A ；
(2)将20份至30份季铵盐阳离子表面活性剂加入到200份至300份水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min至40min后所得溶液记为B ；
(3)将5份至10份螯合剂加入到100份至200份水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min至40min后所得 溶液记为C ；
(4)将20至30份磺化聚苯乙烯基铵加入到100份至300份水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min至40min后所得溶液记为D ；
(5 )在常压转速500r/min至4000r/min下搅拌，控制温度65 °C至75 °C，将B和C同时缓慢加入A，搅拌2h至3h;
(6)将第(5)步得到的产物转移至高温高压容器中，控制压力IOMPa至15MPa，温度90°C至95°C,搅拌器转速500r/min至1000r/min下搅拌,缓慢加入D,搅拌时间Ih至1.5h后得到初产物；
(7)将第(6)步得到的初产物在温度150°C至200°C下快速蒸干，所得固体粉碎至粒径100目至200目，即得钻井用抗高温有机土。
[0008]本发明的积极效果为:
1、可用于白油、柴油、气质油等为基液的油基钻井液中，抗温可达220°c。
[0009]、与油基钻井液其他处理剂配伍性好。
[0010]、满足超高温超高密度(180°C以上、2.0g/cm3以上)油基钻井液的需求。
【具体实施方式】
[0011]本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所使用的水均为自来水。
[0012]下面结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例1:
取60g钠基膨润土加入到600g水中，在转速10000r/min下高速搅拌Ih后过200目筛布，清除粗颗粒，筛过后的膨润土悬浮液A备用；取20g十八烷基三甲基氯化铵加入到200g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液B备用；取IOg乙二胺四乙酸加入到100g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液C备用；取2(^磺化聚苯乙烯基铵加入到100g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液D备用；在常压转速1000r/min下搅拌，控制温度70°C，将B和C同时缓慢加入A，搅拌2h ;得到的产物转移至高温高压容器中，控制压力15MPa，温度90°C，搅拌器转速500r/min下搅拌，缓慢加入D，搅拌时间1.5h后得到初产物；初产物在温度150°C下快速蒸干，所得固体粉碎至粒径至200目，即得钻井用抗高温有机土。
[0013]实施例2:
取70g钠基膨润土加入到600g水中，在转速10000r/min下高速搅拌Ih后过200目筛布，清除粗颗粒，筛过后的膨润土悬浮液A备用；取30g十八烷基三甲基氯化铵加入到200g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液B备用；取IOg乙二胺四乙酸加入到100g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液C备用；取3(^磺化聚苯乙烯基铵加入到100g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液D备用；在常压转速1000r/min下搅拌，控制温度70°C，将B和C同时缓慢加入A，搅拌2h ;得到的产物转移至高温高压容器中，控制压力15MPa，温度90°C，搅拌器转速500r/min下搅拌，缓慢加入D，搅拌时间1.5h后得到初产物；初产物在温度150°C下快速蒸干，所得固体粉碎至粒径至200目，即得钻井用抗高温有机土。
[0014]实施例3:
取60g钠基膨润土加入到600g水中，在转速10000r/min下高速搅拌Ih后过200目筛布，清除粗颗粒，筛过后的膨润土悬浮液A备用；取20g十八烷基三甲基氯化铵加入到200g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液B备用；取IOg三乙烯四胺加入到100g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液C备用；取20g磺化聚苯乙烯基铵加入到100g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液D备用；在常压转速1000r/min下搅拌，控制温度70°C，将B和C同时缓慢加入A，搅拌2h ;得到的产物转移至高温高压容器中，控制压力15MPa，温度90°C，搅拌器转速500r/min下搅拌，缓慢加入D，搅拌时间1.5h后得到初产物；初产物在温度150°C下快速蒸干，所得固体粉碎至粒径至200目，即得钻井用抗高温有机土。
[0015]实施例4:
取70g钠基膨润土加入到600g水中，在转速10000r/min下高速搅拌Ih后过200目筛布，清除粗颗粒，筛过后的膨润土悬浮液A备用；取30g十八烷基三甲基氯化铵加入到200g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液B备用；取IOg三乙烯四胺加入到100g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液C备用；取30g磺化聚苯乙烯基铵加入到100g水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min后所得溶液D备用；在常压转速1000r/min下搅拌，控制温度70°C，将B和C同时缓慢加入A，搅拌2h ;得到的产物转移至高温高压容器中，控制压力15MPa，温度90°C，搅拌器转速500r/min下搅拌，缓慢加入D，搅拌时间1.5h后得到初产物；初产物在温度150°C下快速蒸干，所得固体粉碎至粒径至200目，即得钻井用抗高温有机土。
[0016]对上述实施例产品进行抗温性能评价:
一、有机土在柴油中的造浆能力及高温影响的测量在0#柴油中加入6% (质量体积比)有机土，在转速10000r/min的下搅拌30min，室温下测量其性能；悬浮体在220°C下热滚16h后，在室温下测量其性能，结果见表1:
表1:有机土在柴油中的造浆能力及高温影响
【权利要求】
1.一种钻井用抗高温有机土，其特征在于，钻井用抗高温有机土由如下重量份组分构成: 钠基膨润土 60份至70份 季铵盐阳离子表面活性剂20份至30份 螯合剂5至10份 磺化聚苯乙烯基铵20份至30份 水 1000份至1500份。
2.根据权利要求1所述的钻井用抗高温有机土，其特征在于，钠基膨润土为天然膨润土经纯碱离子交换后用于钻井的膨润土 ；季铵盐阳离子表面活性剂为C16至C18链长的烷基季铵盐、双烷基季铵盐、带多个氧乙烯基团的季铵盐中的一种；螯合剂为三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的钻井用抗高温有机土，其特征在于，钻井用抗高温有机土的制备方法按如下步骤进行: (1)将60份至70份钠基膨润土加入到600份至700份水中，在转速10000r/min下高速搅拌Ih至1.5h后， 过200目筛布，清除粗颗粒，筛过后的膨润土悬浮液记为A ； (2)将20份至30份季铵盐阳离子表面活性剂加入到200份至300份水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min至40min后所得溶液记为B ； (3)将5份至10份螯合剂加入到100份至200份水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min至40min后所得溶液记为C ； (4)将20至30份磺化聚苯乙烯基铵加入到100份至300份水中，在转速10000r/min下高速搅拌30min至40min后所得溶液记为D ； (5 )在常压转速500r/min至4000r/min下搅拌，控制温度65 °C至75 °C，将B和C同时缓慢加入A，搅拌2h至3h; (6)将第(5)步得到的产物转移至高温高压容器中，控制压力IOMPa至15MPa，温度90°C至95°C,搅拌器转速500r/min至1000r/min下搅拌,缓慢加入D,搅拌时间Ih至1.5h后得到初产物； (7)将第(6)步得到的初产物在温度150°C至200°C下快速蒸干，所得固体粉碎至粒径100目至200目，即得钻井用抗高温有机土。
【文档编号】C09K8/34GK104004503SQ201410209405
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】冯建建, 王茂仁, 魏宏 申请人:克拉玛依市金鑫科技有限公司