本发明涉及无机填料,尤其涉及一种重晶石粉及其表面改性方法和应用。
背景技术:
1、钻井液是钻井过程中满足工作需要的循环流体总称。在钻井技术发展的初期,清水就能承担所有的钻井需求。但是随着钻井技术的发展和钻井环境的变化,需要功能更多的钻井液。在钻井过程中,钻井液主要发挥下列作用:清洁井底,并把破碎出的岩屑循环到地面上来,提高钻井效率;冷却钻头,降低钻头温度,提高钻头的使用寿命;平衡井壁的压力,稳定井壁防止坍塌;平衡压力,防止井喷、井漏;在钻井过程中发挥辅助作用,在大水压下破碎岩石。因此对于钻井液的质量要求越来越高,在上述的作用过程中,最直接的方式是在钻井液中添加加重剂,以提高密度的方式来换取钻井液井底工作的顺利进行。但是加重剂的加入有一个最直接的问题,因其自身重力因素会在钻井液中沉降团聚,从而堵塞管道,轻则停工检修,重则会发生生产事故。因此,加重剂的性能改进成为了钻井业亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷,提供一种重晶石粉及其表面改性方法和应用。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种重晶石粉的表面改性方法,包含下列步骤:
4、(1)将重晶石粉溶液和表面活性剂混合后反应,得到中间溶液;
5、(2)将中间溶液和铝酸酯溶液混合后反应,完成表面改性。
6、作为优选,步骤(1)中所述重晶石粉溶液的质量分数为15~18%,重晶石粉的粒径为1~2μm。
7、作为优选,步骤(1)中所述表面活性剂包含十二烷基苯磺酸和油酸钠;
8、所述十二烷基苯磺酸和油酸钠的质量比为1~2:5~6。
9、作为优选,步骤(1)中重晶石粉和表面活性剂的质量比为90~110:3~4。
10、作为优选,步骤(1)中所述反应的温度为70~80℃,时间为20~40min,转速为1400~1600rpm。
11、作为优选,步骤(2)中所述铝酸酯溶液的质量分数为35~45%。
12、作为优选,步骤(2)中铝酸酯的质量为步骤(1)中重晶石粉质量的1~1.5%。
13、作为优选,步骤(2)中所述反应的温度为70~80℃,时间≥15min,转速为2000~2500rpm。
14、本发明还提供了所述表面改性方法得到的重晶石粉。
15、本发明还提供了所述重晶石粉在钻井液中的应用。
16、本发明提供了一种重晶石粉的表面改性方法,本发明将重晶石粉溶液和表面活性剂混合后反应,得到中间溶液;将中间溶液和铝酸酯溶液混合后反应,完成表面改性。本发明以十二烷基苯磺酸和油酸钠作为表面活性剂,磺酸基团牢固的吸附在重晶石粉体的表面,同时引入的苯环结构提升了重晶石粉的抗温性,能适应不同的钻井环境;油酸钠中的羧基与重晶石水解的羟基基团发生酯化反应,油酸钠覆盖在重晶石的表面;通过双重表面活性剂的处理,形成均匀致密的类层结构,使得重晶石表面结构发生变化,从而提高重晶石的疏水性。本发明最后采用铝酸酯进行包覆,对重晶石粉表面进行均匀的处理,进一步提升分散性,使得改性后的重晶石粉具有优异的沉降稳定性、高温稳定性和分散性,大大减少了絮凝沉降和体系粘度增加现象的发生。本发明提供的改性方法简单高效,工艺要求低,适合大规模的生产应用,有效的改善钻井液应用过程中的问题。
1.一种重晶石粉的表面改性方法,其特征在于,包含下列步骤:
2.如权利要求1所述的表面改性方法,其特征在于,步骤(1)中所述重晶石粉溶液的质量分数为15~18%,重晶石粉的粒径为1~2μm。
3.如权利要求1或2所述的表面改性方法,其特征在于,步骤(1)中所述表面活性剂包含十二烷基苯磺酸和油酸钠;
4.如权利要求3所述的表面改性方法,其特征在于,步骤(1)中重晶石粉和表面活性剂的质量比为90~110:3~4。
5.如权利要求1或4所述的表面改性方法,其特征在于,步骤(1)中所述反应的温度为70~80℃,时间为20~40min,转速为1400~1600rpm。
6.如权利要求5所述的表面改性方法,其特征在于,步骤(2)中所述铝酸酯溶液的质量分数为35~45%。
7.如权利要求1、2、4或6所述的表面改性方法,其特征在于,步骤(2)中铝酸酯的质量为步骤(1)中重晶石粉质量的1~1.5%。
8.如权利要求7所述的表面改性方法,其特征在于,步骤(2)中所述反应的温度为70~80℃,时间≥15min,转速为2000~2500rpm。
9.权利要求1~8任意一项所述表面改性方法得到的重晶石粉。
10.权利要求9所述重晶石粉在钻井液中的应用。