专利名称：耐温型有机改性膨润土的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐温型有机改性膨润土的制法。
背景技术：
膨润土(Bentonite)又称膨润岩或斑脱岩，是以蒙脱石为主要成分的黏土岩—— 蒙脱石黏土岩。我国出现的膨润土译名为斑脱岩、皂土、膨土岩等，准确的命名应为蒙脱石 黏土。膨润土是一种重要的非金属矿产，世界膨润土资源丰富，分布甚广，世界各大洲都 有膨润土矿分布。世界上分布较广的是钙基膨润土，而钠基膨润土则较为少见，且产地集中 在少数几个国家。美国目前膨润土的年产量为400多万吨，随着石油危机的加剧，钻探工作量的增 力口，预计今后美国的膨润土产品年销售量在600万吨左右。日本是膨润土资源不足的国家， 但膨润土加工业发达，主要采用进口原料土加工后返销国外。欧洲国家膨润土销量较大，但 主要膨润土资源靠进口。我国膨润土既有资源优势，又有品种优势。目前有关膨润土的主要研究方向为膨 润土提纯，人工合成低有序度的蒙脱石，人工改性镁蒙脱石，用膨润土制备高性能的硅铝 膜，膨润土的活化和有机化等。膨润土(蒙脱石)为铝氧八面体层与硅氧四面体层交替排列结构，这被看做八面 体层被夹在两层四面体层之间，所以这种结构称作2 1型层状结构。由于八面体层部分 Al3+被Mg2+取代而带上负电荷，所以蒙脱石层间常带有Na+、K+、Ca+、H+等离子，这些离子 可与其它带正电荷的无机离子进行离子交换，也可与有机离子或分子进行反应。目前，无论是石油钻井还是地质勘探钻井，都大量采用膨润土配制钻井泥浆。膨润 土作为添加的增效剂可大大提高造浆率和钻井效益，有利于钻进各种复杂地质，预防井内 事故发生。由于我国石油工业的发展对钻井液用膨润土需求量逐年增加，膨润土在石油钻 井方面应用前景广阔。钻井泥浆在钻井中起着重要作用，钻浆分为两类一类是为泥浆，载体主要是水， 膨润土是增稠剂；另一类为油基泥浆，载体主要为柴油和原油，由于亲油性的要求，主要采 用有机改性膨润土。《有机物在水_双阳离子有机膨润土界面的吸附贡献率研究》(沈学优、卢瑛莹、朱 利中，《浙江大学学报(理学版)》，第30卷第1期，69 74)以及《微波合成有机膨润土及 其吸附水中有机物的性能》(李济吾、朱利中、蔡伟健，《中国环境科学》，2004,24(6)665 669)公开了溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)和氯化十六烷基吡啶(CPC)对膨润土进行了改性。《101嫩_柱撑蒙脱石吸附硝基苯的实验研究》(吴伟民、吴平霄、党志、朱能武，矿物 岩石，第28卷第2期，17 21)发现，利用长链季铵盐有机阳离子(如十六烷基三甲基氯化 铵)对膨润土改性后，阳离子的N端吸附在带负电的黏土表面，烷基链相互挤在一起形成一有机相。《钻井液用膨润土的研制》(王庆伟、崔运成、宣立富，《非金属矿》，第23卷第6期， 29 30)指出，泥浆中的有机膨润土大都采用双十八烷基二甲基氯化铵盐与高效膨润土反 应而成，这种阳离子膨润土对油类具有良好的亲和性。《有机蒙脱土的制备与表征》(王春艳、李霞，《哈尔滨师范大学自然科学学报》，第 19卷第1期，63 69)指出，在石油钻井工业中，有机钻井泥浆中所含的泥浆增稠剂、乳胶 稳定剂即为有机膨润土，这类泥浆主要用于深井、超深井及海上钻井，因其具有较好的流变 性和携带性，故能有效地润滑钻井，防止腐蚀；同时，它也是一种很好的提黏、提切助剂，可 以配制成优良的油基泥浆和抗高温解卡剂，大大提高钻井速度和减少事故的发生。由于有机改性膨润土普遍用于处理深井及超深井，随着地层的深入，温度逐渐增 大，因而对有机膨润土的耐温性提出了更为严格的要求。然而，上述提到的有机改性膨润土却因先天原因，普遍采用钙基或钠基无机膨润 土为原料，造成耐温性差，往往在高温条件下粘度剧烈下降，降幅甚至超过80%。而优质的 锂基膨润土在世界上储存量极少，且几乎没有商品化，因而耐温型有机膨润土的制备在全 球范围显得越来越重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐温型有机改性膨润土的制法，简便易行，而且获得 的产品耐温性好，粘度性能好。本发明具体采用如下技术方案一种耐温型有机改性膨润土的制法，包括采用季铵盐对钠基膨润土进行有机化改 性，其特征是，还包括采用硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸对钠基膨润土进行改性处理。具体是，包括如下步骤1)将10-20重量份硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸溶解于有机溶剂；2)在反应器中投入150-250重量份钠基膨润土，加入25_35重量份水，搅拌，然后 加入40-60重量份季铵盐，搅拌均勻后，快速升温至80-95°C，密闭反应15-25min ；3)加入硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸溶液，搅拌；4)下料、烘干得耐温型有机改性膨润土。为了取得更好的混合效果，其中水和硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸溶液是以喷淋 的方式加入。本发明中，所述季铵盐是双十八烷基二甲基氯化铵，所述硬脂酸类脂肪酸是硬脂 酸、硬脂酸钠及硬脂酸钙中的一种，所述多元脂肪酸是十八烷不饱和脂肪酸二聚物、三聚物 中的一种。本发明中，季铵盐也可采用其他代替，例如四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、十八烷 基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵等。应当这样认为，应当选择与硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸匹配的溶剂，若不考虑 成本，其浓度低于溶质饱和浓度即可，本发明优选的方案是所述有机溶剂是甲醇，所述硬 脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸与甲醇比例是1 2 3。与现有技术相比，本发明的优点主要是耐温性好，实验表明，本发明的产品在经过
4150°C、16h的热滚老化后，仍具有初始时80%以上的粘度。
具体实施例方式实施例1预先将10Kg硬脂酸钠溶于20L甲醇中。在反应器中投入150Kg钠基膨润土(怀俄明产)，以喷淋方式加入25_35Kg水，充 分搅拌30min后，加入60Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌完毕后，快速 升温至90°C，密闭反应20min。反应结束后，以喷淋方式加入上述预先配置的硬脂酸溶液。 下料，转入烘干程序。配置成油基泥浆体系，并在150°C下热滚16h。以Farm35粘度计分别测定热滚前 后的R6读数，并测定热滚后破乳电压。实施例2预先将16Kg硬脂酸钠溶于25L甲醇中。在反应器中投入200Kg钠基膨润土(怀俄明产)，以喷淋方式加入25_35Kg水，充 分搅拌30min后，加入40Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌完毕后，快速 升温至90°C，密闭反应20min。反应结束后，以喷淋方式加入上述预先配置的硬脂酸溶液。 下料，转入烘干程序。配置成油基泥浆体系，并在150°C下热滚16h。以Farm35粘度计分别测定热滚前 后的R6读数，并测定热滚后破乳电压。实施例3预先将20Kg硬脂酸钠溶于30L甲醇中。在反应器中投入250Kg钠基膨润土(怀俄明产)，以喷淋方式加入25_35Kg水，充 分搅拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌完毕后，快速 升温至90°C，密闭反应20min。反应结束后，以喷淋方式加入上述预先配置的硬脂酸溶液。 下料，转入烘干程序。配置成油基泥浆体系，并在150°C下热滚16h。以Farm35粘度计分别测定热滚前 后的R6读数，并测定热滚后破乳电压。表1.不同硬脂酸用量对产品性能的影响 实施例4预先将lOKg三聚酸溶于30L甲醇中。在反应器中投入210Kg钠基膨润土(怀俄明产)，以喷淋方式加入30Kg水，充分 搅拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌完毕后，快速升温至90°C，密闭反应20min。反应结束后，以喷淋方式加入上述预先配置的硬脂酸溶液。下 料，转入烘干程序。配置成油基泥浆体系，并在150°C下热滚16h。以Farm35粘度计分别测定热滚前 后的R6读数，并测定热滚后破乳电压。实施例5预先 将16Kg硬脂酸钠溶于30L甲醇中。在反应器中投入230Kg钠基膨润土(怀俄明产)，以喷淋方式加入30Kg水，充分 搅拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌完毕后，快速升 温至90°C，密闭反应20min。反应结束后，以喷淋方式加入上述预先配置的硬脂酸溶液。下 料，转入烘干程序。配置成油基泥浆体系，并在150°C下热滚16h。以Farm35粘度计分别测定热滚前 后的R6读数，并测定热滚后破乳电压。实施例6预先将20Kg硬脂酸钠溶于30L甲醇中。在反应器中投入220Kg钠基膨润土(怀俄明产)，以喷淋方式加入30Kg水，充分 搅拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌完毕后，快速升 温至90°C，密闭反应20min。反应结束后，以喷淋方式加入上述预先配置的硬脂酸溶液。下 料，转入烘干程序。配置成油基泥浆体系，并在150°C下热滚16h。以Farm35粘度计分别测定热滚前 后的R6读数，并测定热滚后破乳电压。表2.不同三聚酸用量对产品性能的影响
权利要求
一种耐温型有机改性膨润土的制法，包括采用季铵盐对钠基膨润土进行有机化改性，其特征是，还包括采用硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸对钠基膨润土进行改性处理。
2.根据权利要求1所述的耐温型有机改性膨润土的制法，其特征是，包括如下步骤1)将10-20重量份硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸溶解于有机溶剂；2)在反应器中投入150-250重量份钠基膨润土，加入25-35重量份水，搅拌，然后加入 40-60重量份季铵盐，搅拌均勻后，升温至80-95°C，密闭反应15-25min ；3)加入硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸溶液，搅拌；4)下料、烘干得耐温型有机改性膨润土。
3.根据权利要求2所述的耐温型有机改性膨润土的制法，其特征是，水和硬脂酸类脂 肪酸或多元脂肪酸溶液是以喷淋的方式加入。
4.根据权利要求1或2所述的耐温型有机改性膨润土的制法，其特征是，所述季铵盐是 双十八烷基二甲基氯化铵，所述硬脂酸类脂肪酸是硬脂酸、硬脂酸钠及硬脂酸钙中的一种， 所述多元脂肪酸是十八烷不饱和脂肪酸二聚物、三聚物中的一种。
5.根据权利要求4所述的耐温型有机改性膨润土的制法，其特征是，所述有机溶剂是 甲醇，所述硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸与甲醇比例是1 2 3。
全文摘要
本发明涉及一种耐温型有机改性膨润土的制法，包括采用季铵盐对钠基膨润土进行有机化改性，其特征是，还包括采用硬脂酸类脂肪酸或多元脂肪酸对钠基膨润土进行改性的步骤。本发明以半干法为基础，通过生产过程中添加适量硬脂酸类脂肪酸，或多元脂肪酸，对钠基膨润土进行改性，最终获得的产品耐温性好，配制的钻井液泥浆在经过150℃、16h的热滚老化后，仍具有初始时80％以上的粘度。
文档编号C01B33/44GK101870476SQ20101017214
公开日2010年10月27日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者李乐旭, 王玉鹏 申请人:淄博联技化工有限公司