鉆井用抗高溫有機(jī)土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油化工中有機(jī)膨潤土改性【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種鉆井用抗高溫有機(jī)土及其配制方法。由如下重量份組分構(gòu)成：鈉基膨潤土60-70份；季銨鹽陽離子表面活性劑20-30份；螯合劑5-10份；磺化聚苯乙烯基銨20-30份；水1000-1500份。其制備方法為：(1)將鈉基膨潤土、季銨鹽陽離子表面活性劑、螯合劑、磺化聚苯乙烯基銨分別加入到水中，對應(yīng)所得溶液記為A、B、C、D；(2)將B和C同時(shí)加入A，在常壓溫度65-75℃下攪拌2-3h；(3)D加入第(2)步得到的產(chǎn)物，控制壓力10-15MPa，溫度90-95℃下攪拌1-1.5h后得到初產(chǎn)物在溫度150-200℃下快速蒸干，粉碎粒徑100-200目。
【專利說明】鉆井用?幾局溫有機(jī)土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油化工中有機(jī)膨潤土改性【技術(shù)領(lǐng)域】，是鉆井用抗高溫有機(jī)土及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)土是油基鉆井液中最基本的親油膠體，在油基鉆井液中既可以提高油基鉆井液的粘度和切力，又能降低油基鉆井液的濾失量，是油基鉆井液中不可缺少的添加劑。目前有機(jī)土的制備方法普遍使用陽離子表面活性劑和高分散的親水粘土發(fā)生離子交換吸附而制成，在高溫下，這種吸附和結(jié)合會發(fā)生分解，失去有機(jī)土的親油功能。
[0003]當(dāng)前油基鉆井液在國內(nèi)已經(jīng)成為深井、超深井、頁巖油氣井、水平井等深井和特殊工藝井鉆井液技術(shù)研究的重點(diǎn)，其良好的抑制、防塌、潤滑、抗污染能力，尤其是抗高溫能力，是解決當(dāng)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，井底溫度180°C，最高密度2.55g/cm3,是目前油基鉆井液使用中溫度和密度最高的井，隨后塔里木油田在天山山前構(gòu)造深井中又成功使用了抗溫180°C以上的油基鉆井液，但是，這些油基鉆井液的組成材料和技術(shù)服務(wù)均是由國外公司完成的，其主要原因之一就是國內(nèi)有機(jī)土的抗高溫能力難以滿足該地區(qū)的需求。
[0004]目前用于膨潤土改性為有機(jī)土的陽離子表面活性劑普遍是十二烷基三甲基溴化銨，由此得到的有機(jī)土在柴油中分散性良好，但是抗溫能力有限，在高溫下會發(fā)生分解。傳統(tǒng)的有機(jī)土是膨潤土與季銨鹽反應(yīng)而成，這種有機(jī)土存在季銨鹽與粘土的結(jié)合力不足夠，導(dǎo)致在高溫下季銨鹽解析的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種鉆井用抗高溫有機(jī)土及其制備方法，引入了螯合劑和磺化聚苯乙烯基銨，一方面要合計(jì)吸附在粘土粒子表面和季銨鹽的親油端，起螯合、加固季銨鹽和粘土之間結(jié)合的作用；另一方面磺化聚苯乙烯基銨可以改變有機(jī)土層間結(jié)構(gòu)，提高其抗溫能力?？朔松鲜霈F(xiàn)有技術(shù)之不足，有效解決了目前公開的鉆井用有機(jī)土抗溫能力不足的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
鉆井用抗高溫有機(jī)土由如下重量份組分構(gòu)成:
鈉基膨潤土 60份至70份
季銨鹽陽離子表面活性劑20份至30份 螯合劑5至10份 磺化聚苯乙烯基銨20份至30份 水 1000份至1500份
其中:鈉基膨潤土為天然膨潤土經(jīng)純堿離子交換后用于鉆井的膨潤土 ；季銨鹽陽離子表面活性劑為C16至C18鏈長的烷基季銨鹽、雙烷基季銨鹽、帶多個(gè)氧乙烯基團(tuán)的季銨鹽中的一種；螯合劑為三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸中的任意一種；
上述季銨鹽陽離子表面活性劑C16至C18鏈長的烷基季銨鹽、雙烷基季銨鹽、帶多個(gè)氧乙烯基團(tuán)的季銨鹽及含環(huán)氧基的季銨鹽分別為:
C16至C18鏈長的烷基季銨鹽為:十六烷基二甲基溴化銨、十六烷基二甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基二甲基溴化銨、十八烷基二甲基氯化銨中的一種；
雙烷基季銨鹽:雙十八烷基三甲基溴化銨、雙十八烷基三甲基氯化銨、雙十六烷基三甲基氯化銨中的一種；
帶多個(gè)氧乙烯基團(tuán)的季銨鹽:聚氧乙烯基烷基雙季銨鹽陽離子表面活性劑、聚氧乙烯基季銨鹽中的一種。
[0007]鉆井用抗高溫有機(jī)土的制備方法按如下步驟進(jìn)行:
(1)將60份至70份鈉基膨潤土加入到600份至700份水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌Ih至1.5h后，過200目篩布，清除粗顆粒，篩過后的膨潤土懸浮液記為A ；
(2)將20份至30份季銨鹽陽離子表面活性劑加入到200份至300份水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min至40min后所得溶液記為B ；
(3)將5份至10份螯合劑加入到100份至200份水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min至40min后所得 溶液記為C ；
(4)將20至30份磺化聚苯乙烯基銨加入到100份至300份水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min至40min后所得溶液記為D ；
(5 )在常壓轉(zhuǎn)速500r/min至4000r/min下攪拌，控制溫度65 °C至75 °C，將B和C同時(shí)緩慢加入A，攪拌2h至3h;
(6)將第(5)步得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至高溫高壓容器中，控制壓力IOMPa至15MPa，溫度90°C至95°C,攪拌器轉(zhuǎn)速500r/min至1000r/min下攪拌,緩慢加入D,攪拌時(shí)間Ih至1.5h后得到初產(chǎn)物；
(7)將第(6)步得到的初產(chǎn)物在溫度150°C至200°C下快速蒸干，所得固體粉碎至粒徑100目至200目，即得鉆井用抗高溫有機(jī)土。
[0008]本發(fā)明的積極效果為:
1、可用于白油、柴油、氣質(zhì)油等為基液的油基鉆井液中，抗溫可達(dá)220°c。
[0009]、與油基鉆井液其他處理劑配伍性好。
[0010]、滿足超高溫超高密度(180°C以上、2.0g/cm3以上)油基鉆井液的需求。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。本發(fā)明中所使用的水均為自來水。
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例1:
取60g鈉基膨潤土加入到600g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌Ih后過200目篩布，清除粗顆粒，篩過后的膨潤土懸浮液A備用；取20g十八烷基三甲基氯化銨加入到200g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液B備用；取IOg乙二胺四乙酸加入到100g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液C備用；取2(^磺化聚苯乙烯基銨加入到100g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液D備用；在常壓轉(zhuǎn)速1000r/min下攪拌，控制溫度70°C，將B和C同時(shí)緩慢加入A，攪拌2h ;得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至高溫高壓容器中，控制壓力15MPa，溫度90°C，攪拌器轉(zhuǎn)速500r/min下攪拌，緩慢加入D，攪拌時(shí)間1.5h后得到初產(chǎn)物；初產(chǎn)物在溫度150°C下快速蒸干，所得固體粉碎至粒徑至200目，即得鉆井用抗高溫有機(jī)土。
[0013]實(shí)施例2:
取70g鈉基膨潤土加入到600g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌Ih后過200目篩布，清除粗顆粒，篩過后的膨潤土懸浮液A備用；取30g十八烷基三甲基氯化銨加入到200g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液B備用；取IOg乙二胺四乙酸加入到100g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液C備用；取3(^磺化聚苯乙烯基銨加入到100g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液D備用；在常壓轉(zhuǎn)速1000r/min下攪拌，控制溫度70°C，將B和C同時(shí)緩慢加入A，攪拌2h ;得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至高溫高壓容器中，控制壓力15MPa，溫度90°C，攪拌器轉(zhuǎn)速500r/min下攪拌，緩慢加入D，攪拌時(shí)間1.5h后得到初產(chǎn)物；初產(chǎn)物在溫度150°C下快速蒸干，所得固體粉碎至粒徑至200目，即得鉆井用抗高溫有機(jī)土。
[0014]實(shí)施例3:
取60g鈉基膨潤土加入到600g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌Ih后過200目篩布，清除粗顆粒，篩過后的膨潤土懸浮液A備用；取20g十八烷基三甲基氯化銨加入到200g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液B備用；取IOg三乙烯四胺加入到100g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液C備用；取20g磺化聚苯乙烯基銨加入到100g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液D備用；在常壓轉(zhuǎn)速1000r/min下攪拌，控制溫度70°C，將B和C同時(shí)緩慢加入A，攪拌2h ;得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至高溫高壓容器中，控制壓力15MPa，溫度90°C，攪拌器轉(zhuǎn)速500r/min下攪拌，緩慢加入D，攪拌時(shí)間1.5h后得到初產(chǎn)物；初產(chǎn)物在溫度150°C下快速蒸干，所得固體粉碎至粒徑至200目，即得鉆井用抗高溫有機(jī)土。
[0015]實(shí)施例4:
取70g鈉基膨潤土加入到600g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌Ih后過200目篩布，清除粗顆粒，篩過后的膨潤土懸浮液A備用；取30g十八烷基三甲基氯化銨加入到200g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液B備用；取IOg三乙烯四胺加入到100g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液C備用；取30g磺化聚苯乙烯基銨加入到100g水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min后所得溶液D備用；在常壓轉(zhuǎn)速1000r/min下攪拌，控制溫度70°C，將B和C同時(shí)緩慢加入A，攪拌2h ;得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至高溫高壓容器中，控制壓力15MPa，溫度90°C，攪拌器轉(zhuǎn)速500r/min下攪拌，緩慢加入D，攪拌時(shí)間1.5h后得到初產(chǎn)物；初產(chǎn)物在溫度150°C下快速蒸干，所得固體粉碎至粒徑至200目，即得鉆井用抗高溫有機(jī)土。
[0016]對上述實(shí)施例產(chǎn)品進(jìn)行抗溫性能評價(jià):
一、有機(jī)土在柴油中的造漿能力及高溫影響的測量在0#柴油中加入6% (質(zhì)量體積比)有機(jī)土，在轉(zhuǎn)速10000r/min的下攪拌30min，室溫下測量其性能；懸浮體在220°C下熱滾16h后，在室溫下測量其性能，結(jié)果見表1:
表1:有機(jī)土在柴油中的造漿能力及高溫影響
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井用抗高溫有機(jī)土，其特征在于，鉆井用抗高溫有機(jī)土由如下重量份組分構(gòu)成: 鈉基膨潤土 60份至70份 季銨鹽陽離子表面活性劑20份至30份 螯合劑5至10份 磺化聚苯乙烯基銨20份至30份 水 1000份至1500份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井用抗高溫有機(jī)土，其特征在于，鈉基膨潤土為天然膨潤土經(jīng)純堿離子交換后用于鉆井的膨潤土 ；季銨鹽陽離子表面活性劑為C16至C18鏈長的烷基季銨鹽、雙烷基季銨鹽、帶多個(gè)氧乙烯基團(tuán)的季銨鹽中的一種；螯合劑為三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井用抗高溫有機(jī)土，其特征在于，鉆井用抗高溫有機(jī)土的制備方法按如下步驟進(jìn)行: (1)將60份至70份鈉基膨潤土加入到600份至700份水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌Ih至1.5h后， 過200目篩布，清除粗顆粒，篩過后的膨潤土懸浮液記為A ； (2)將20份至30份季銨鹽陽離子表面活性劑加入到200份至300份水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min至40min后所得溶液記為B ； (3)將5份至10份螯合劑加入到100份至200份水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min至40min后所得溶液記為C ； (4)將20至30份磺化聚苯乙烯基銨加入到100份至300份水中，在轉(zhuǎn)速10000r/min下高速攪拌30min至40min后所得溶液記為D ； (5 )在常壓轉(zhuǎn)速500r/min至4000r/min下攪拌，控制溫度65 °C至75 °C，將B和C同時(shí)緩慢加入A，攪拌2h至3h; (6)將第(5)步得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至高溫高壓容器中，控制壓力IOMPa至15MPa，溫度90°C至95°C,攪拌器轉(zhuǎn)速500r/min至1000r/min下攪拌,緩慢加入D,攪拌時(shí)間Ih至1.5h后得到初產(chǎn)物； (7)將第(6)步得到的初產(chǎn)物在溫度150°C至200°C下快速蒸干，所得固體粉碎至粒徑100目至200目，即得鉆井用抗高溫有機(jī)土。
【文檔編號】C09K8/34GK104004503SQ201410209405
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】馮建建, 王茂仁, 魏宏 申請人:克拉瑪依市金鑫科技有限公司