一种复合改性有机土及含有该组分的全矿物油基钻井液的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种复合改性有机土及含有该组分的全矿物油基钻井液，该复合改性有机土，包括钠基膨润土或钠化钙基膨润土、有机阳离子表面活性剂和非离子的烷氧基脂肪胺；其中，膨润土的阳离子交换容量为80～110毫克当量/100克；所述有机阳离子表面活性剂中的阳离子和烷氧基脂肪胺中的胺基总量为膨润土的阳离子交换容量的75%～125%。该复合改性有机土极易在矿物油中分散，能提高全矿物油基钻井液的在低剪切速率下的粘度。本发明提供的全矿物油基钻井液，包括矿物油、前述复合改性有机土、油性润湿反转剂、碱度控制剂、降滤失剂、水和加重材料。该钻井液在180℃高温时动塑比达到0.5以上，低剪切速率（5.1s-1）时粘度高达1169.5mPa·s，具有良好的流变性。
【专利说明】一种复合改性有机土及含有该组分的全矿物油基钻井液
【技术领域】
[0001]本发明属于石油和天然气行业中钻井液领域，涉及一种复合改性有机土及含有该组分的全矿物油基钻井液。
【背景技术】
[0002]长期以来，油基钻井液具有良好的抑制性、润滑性、抗温性等特点，在国外广泛地应用。目前正在使用的基础油主要是低毒、环境友好的矿物油和合成基础油。在这类基础油中芳烃含量较低，传统有机土难以在其中分散，不能有效提高钻井液的粘度，难以悬浮钻屑和加重材料。
[0003]目前，应用于油基钻井液中的有机土主要是由蒙脱石含量高的钠基膨润土或钠化钙基膨润土表面包覆阳离子表面活性剂制得的，其中阳离子表面活性剂主要是十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基苄基二甲基氯化铵、牛脂基三甲基氯化铵等。这类有机土在芳烃含量高的柴油中能够有效分散，形成触变性流体。但在低毒、环境友好的矿物油、尤其是在水分含量低于10%的全矿物油基钻井液中难以分散。目前，应用于矿物油基钻井液中的商品有机土中往往添加了丙烯酸酯类聚合物和丁苯聚合物，这类聚合物易溶于油相，可增加油相粘度，但是这类聚合物在高温和高剪切条件下会产生热氧化降解和机械降解。
[0004]强化钻井液携岩效率的重要技术措施是提高钻井液在低剪切速率下的粘度，尤其是在大位移井、大斜度井和长水平段水平井中。目前，在全矿物油基钻井液中，由于其水分含量低，通常低于10%，有的甚至低于5%，缺少被乳化液滴，低剪切速率时钻井液粘度很低。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是提供一种复合改性有机土，特别适用于矿物油基钻井液，该复合改性有机土的添加可提高矿物油基钻井液在低剪切速率下的粘度和动切力。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种全矿物油基钻井液，其在低剪切速率下即具有较大粘度，且在180°C高温下具有良好的流变性。
[0007]为此，本发明的技术方案为:
[0008]一种复合改性有机土，包括钠基膨润土或钠化钙基膨润土、有机阳离子表面活性剂和非离子的烷氧基脂肪胺；
[0009]其中，所述钠基膨润土或钠化钙基膨润土的阳离子交换容量为80~110毫克当量/100 克；
[0010]所述有机阳离子表面活性剂中的阳离子和所述烷氧基脂肪胺中的胺基总量为所述钠基膨润土或钠化钙基膨润土的阳离子交换容量的75%~125%，优选90%~110%，最优选 95 ~100%。
[0011]所述有机阳离子表面活性剂是含有至少一个C16~C18烷基的季铵盐。 [0012]所述有机阳离子表面活性剂是二甲基双脂肪烷基季铵盐、苄基甲基双脂肪烷基季铵盐或甲基三脂肪烷基季铵盐，优选二甲基双十八烷基氯化铵。
[0013]所述烷氧基脂肪胺的通式为:
[0014]
【权利要求】
1.一种复合改性有机土，其特征在于:包括钠基膨润土或钠化钙基膨润土、有机阳离子表面活性剂和非离子的烷氧基脂肪胺； 其中，所述钠基膨润土或钠化钙基膨润土的阳离子交换容量为80~110毫克当量/100克； 所述有机阳离子表面活性剂中的阳离子和所述烷氧基脂肪胺中的胺基总量为所述钠基膨润土或钠化钙基膨润土的阳离子交换容量的75%~125%，优选90%~110%，最优选95 ~100%ο
2.如权利要求1所述的复合改性有机土，其特征在于:所述有机阳离子表面活性剂是含有至少一个C16~C18烷基的季铵盐。
3.如权利要求1所述的复合改性有机土，其特征在于:所述有机阳离子表面活性剂是二甲基双脂肪烷基季铵盐、苄基甲基双脂肪烷基季铵盐或甲基三脂肪烷基季铵盐，优选二甲基双十八烷基氯化铵。
4.如权利要求1所述的复合改性有机土，其特征在于:所述烷氧基脂肪胺的通式为:
5.如权利要求1所述的复合改性有机土，其特征在于:所述烷氧基脂肪胺为含有C16~C18脂肪烃基的脂肪胺聚氧乙烯醚。
6.如权利要求5所述的复合改性有机土，其特征在于:所述烷氧基脂肪胺为含有10~15个聚氧乙烯单元的十六胺聚氧乙烯醚、十八胺聚氧乙烯醚，优选十八胺聚氧乙烯醚(10),十八胺聚氧乙烯醚(12)或十八胺聚氧乙烯醚(15)。
7.一种含有权利要求1所述复合改性有机土的全矿物油基钻井液，其特征在于:包括矿物油、所述复合改性有机土、油性润湿反转剂、碱度控制剂、降滤失剂、水和加重材料；以矿物油体积为基准，所述复合改性有机土的含量为5~50g/L ;所述油性润湿反转剂的含量为20~30g/L ;所述碱度控制剂的含量为20~30g/L ;所述降滤失剂含量为20~40g/L ；水的含量为30~50g/L ;所述加重材料在每升所述全矿物油基钻井液中的含量为425~2000go
8.如权利要求7所述的全矿物油基钻井液，其特征在于:所述矿物油为工业5#白油；所述油性润湿反转剂为BZ-OWA油性润湿反转剂。
9.如权利要求7所述的全矿物油基钻井液，其特征在于:所述降滤失剂为氧化浙青类降滤失剂、亲有机改性腐植酸酰胺降滤失剂或苯乙烯聚合物类降滤失剂。
10.如权利要求7所述的全矿物油基钻井液，其特征在于:所述加重材料为以任意比混合的石灰石粉和重晶石。
【文档编号】C09K8/32GK103820086SQ201310669914
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】张现斌, 黄达全, 王伟忠, 马运庆, 郭剑梅, 管恩翠, 张向明, 孙双, 尹丽 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司