一种钻井液用加重材料及其制备方法与流程

本发明涉及油田化学品，尤其涉及一种钻井液用加重材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着油气勘探开发程度的不断深入，勘探开发领域正逐渐转向深层特深层、复杂地层、深海极地和非常规油气藏，对钻井工程提出了更高要求。而作为石油加工和石油化工生产过程中，能够改善产品性能、提高生产效率和降低生产成本石油助剂，同样需要满足更高的要求。

2、随着勘探开发向纵深发展，深井、超深井钻探数量增加，高密度钻井液加重剂的研究必将越来越受到重视。钻井液中最常用的加重剂是重晶石；其他还包括密度较低的碳酸钙，密度高的铁矿粉、四氧化锰和方铅矿粉等。加重剂的加入使钻井液固相含量增加，从而导致钻井液的流变性、滤失造壁性和润滑性变差。高密度钻井液中固相加重颗粒含量较高，其固相颗粒参与钻井液凝胶结构的形成。在高密度钻井液中，尤其在超高密度钻井液中，加重颗粒接触碰撞的概率增大，颗粒间的摩擦阻力增大，形成较强的流动阻力，导致体系的粘度显著增加，流变性能变差。而且，目前一些重晶石粉的改进方法还会导致重晶石粉的密度下降，减弱重晶石粉的加重效果。

3、因此，如何提供一种钻井液用加重材料及其制备方法，保障重晶石粉的密度，提高其应用过程中的流变性能和滤失造壁性是本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种钻井液用加重材料及其制备方法，以解决现有改性加重材料密度低，应用过程容易造成钻井液流变性差等问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种钻井液用加重材料的制备方法，包括以下步骤：

4、1)将复合重晶石粉与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液混合，干燥得到表面改性重晶石粉；

5、2)将表面改性重晶石粉与复合改性剂混合，干燥得到钻井液用加重材料；

6、其中，所述复合改性剂包括丙烯酰胺、聚乙二醇、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10、水。

7、优选的，所述复合重晶石粉包括小粒径重晶石粉、中粒径重晶石粉和大粒径重晶石粉；

8、其中，小粒径重晶石粉的粒径＜0.048mm，中粒径重晶石粉的粒径为0.048～0.075mm，大粒径重晶石粉的粒径为＞0.075mm。

9、优选的，所述复合重晶石粉中小粒径重晶石粉、中粒径重晶石粉和大粒径重晶石粉的质量比为4～6：1～3：1～3。

10、优选的，所述复合重晶石粉和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液的质量体积比为100g：30～60ml。

11、优选的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液的质量浓度为1.5～5％。

12、优选的，所述步骤1)中的混合包括搅拌分散，搅拌分散的时间为10～20min。

13、优选的，所述复合改性剂中丙烯酰胺、聚乙二醇、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10和水的质量比为0.15～0.3：0.2～0.4：0.2～0.4：100。

14、优选的，所述复合改性剂与表面改性重晶石粉的质量比为20～30：100。

15、优选的，所述步骤2)中的混合包括搅拌混合，搅拌混合的时间为30～60min，搅拌混合的速率为400～1200rpm。

16、本发明的另一目的是提供一种由所述制备方法制备得到的钻井液用加重材料。

17、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、1、本发明规定了具体的重晶石粉粒径，并详细记载了各粒径范围重晶石粉的比重，通过对重晶石粉进行粒度级配，显著改善了重晶石粉应用过程中的流变性能，且随钻井液密度增加，改善效果增加；同时所采用的粒径有利于表面改性，在提高重晶石粉综合性能的前提下，保证其加重密度不会过低；

19、2、本发明先采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸对重晶石粉进行包覆表面改性，然后再将改性后的重晶石粉与复合改性剂发生反应，使丙烯酰胺、聚乙二醇、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10等成分结合到重晶石粉上，进而提高重晶石粉的水分散性、稳定性和流变性能；

20、3、本发明公开的方法简单易实施，效果提升明显，适宜推广应用。

技术特征：

1.一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，所述复合重晶石粉包括小粒径重晶石粉、中粒径重晶石粉和大粒径重晶石粉；

3.根据权利要求2所述的一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，所述复合重晶石粉中小粒径重晶石粉、中粒径重晶石粉和大粒径重晶石粉的质量比为4～6：1～3：1～3。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，所述复合重晶石粉和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液的质量体积比为100g：30～60ml。

5.根据权利要求4所述的一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液的质量浓度为1.5～5％。

6.根据权利要求5所述的一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的混合包括搅拌分散，搅拌分散的时间为10～20min。

7.根据权利要求4或5所述的一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，所述复合改性剂中丙烯酰胺、聚乙二醇、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10和水的质量比为0.15～0.3：0.2～0.4：0.2～0.4：100。

8.根据权利要求7所述的一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，所述复合改性剂与表面改性重晶石粉的质量比为20～30：100。

9.根据权利要求8所述的一种钻井液用加重材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的混合包括搅拌混合，搅拌混合的时间为30～60min，搅拌混合的速率为400～1200rpm。

10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的钻井液用加重材料。

技术总结
本发明属于油田化学品技术领域，具体公开了一种钻井液用加重材料及其制备方法。本发明先将特定粒径的重晶石粉进行级配，得到复合重晶石粉；然后将其与2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸溶液混合，干燥得到表面改性重晶石粉；再将表面改性重晶石粉与丙烯酰胺、聚乙二醇、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚‑10和水配置而成的复合改性剂混合反应，干燥得到钻井液用加重材料。本发明制备的钻井液用加重材料具有较高的密度和良好的水分散性及稳定性。应用到钻井液中体现出良好的流变性能，使钻井液具有较低的粘度。

技术研发人员：王晓东,徐东,刘永刚
受保护的技术使用者：奈曼旗忠義砂产业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16