專利名稱：鉆井液用改性凹凸棒黏土的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液用改性凹凸棒黏土的制備方法。
背景技術(shù)：
鉆井液不僅是預(yù)防和解決井內(nèi)事故的手段，更是提高鉆探效益和工程質(zhì)量的重要途徑。長久以來，膨潤土是水基鉆井液的重要配漿材料，但由于無機(jī)鹽對膨潤土的水化分散具有一定的抑制作用，膨潤土在鹽水中的造漿率較低。另外，鈉基膨潤土的造漿率一般較高，但儲量較少，而鈣膨潤土則需要通過加入純堿使之轉(zhuǎn)化為鈉基膨潤土后方可使用，且性能較天然鈉基膨潤土差。隨著世界能源需求的增加和鉆探技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜地層深井、超深井及特殊工藝井油氣鉆探越來越多，對鉆井液的要求越來越高，需求量也越來越大，進(jìn)一步促進(jìn)了對鉆井液的研究和開發(fā)。凹凸棒黏土是以凹凸棒石為主要組分的一種具有特殊纖維狀晶體形態(tài)結(jié)構(gòu)的含水富鎂的鋁硅酸鹽礦，具有很好的膠體性、流變性和觸變性。特別是凹凸棒黏土在飽和鹽水中仍能保持較高的膠體特性，具有較好的抗鹽性；在250°C以下依舊可保持良好的膠體性能，具有較好的耐溫性能；在比較低的固相粘度中仍能保持黏土的穩(wěn)定性，維持鉆井過程中的理想粘度，是海洋和含鹽地層鉆井以及深井和地?zé)徙@井較為理想的泥漿材料。但隨著優(yōu)質(zhì)天然凹凸棒黏土礦的減少，低品位凹凸棒黏土礦往往雜質(zhì)含量較高， 粘度相對偏低，不能滿足實(shí)際使用要求。因此，將低品位凹凸棒黏土礦經(jīng)過一定的機(jī)械加工與改性處理，可使其在介質(zhì)中充分水化與分散，具有更好的膠體性能和懸浮性能，滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種造漿率高，濾失量低，抗鹽、抗高溫能力強(qiáng)，挾沙及潤滑性能好的鉆井液用改性凹凸棒黏土的制備方法。本發(fā)明以凹凸棒黏土為原料，含鎂物質(zhì)為改性劑，采用半干法生產(chǎn)工藝，經(jīng)黏土礦破碎，加改性劑混合，擠壓、打漿、過篩、脫水、干燥、粉碎、包裝而成?！N鉆井液用改性凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于該方法將凹凸棒黏土原礦破碎，用對輥機(jī)擠壓，制得l_2mm厚的片狀凹凸棒黏土，置于混碾機(jī)內(nèi)，加入含鎂物質(zhì)改性劑混合均勻，再于對輥機(jī)上擠壓，然后進(jìn)行打漿、過篩、脫水、干燥、粉碎以及包裝過程，得到鉆井液用改性凹凸棒黏土。本發(fā)明采用的凹凸棒黏土含水量在20-50Wt%。本發(fā)明采用的含鎂物質(zhì)改性劑為氯化鎂、硝酸鎂、醋酸鎂、硫酸鎂，碳酸鎂、乳酸鎂、硬脂酸鎂、高氯酸鎂、氧化鎂以及氫氧化鎂中的任何一種或兩種及兩種以上的復(fù)配；其中添加量為凹凸棒黏土含量的5-20Wt%。本發(fā)明的對輥次數(shù)為1-5次。本發(fā)明的打漿濃度為3 % -wt20 %。
本發(fā)明產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)分析采用《GB5005-2002鉆井液用材料》API-13標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、采用半干法生產(chǎn)工藝，操作方法簡單，改性效果好；2、將提純和改性相結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)了低品位凹凸棒黏土礦的提純，而且實(shí)現(xiàn)了凹凸棒黏土的表面改性；3、產(chǎn)品具有較好的膠體性和懸浮性，造漿率高，濾失量??；具有較高的抗鹽性能和抗高溫性能，在較大壓力時仍能保持泥漿穩(wěn)定的物理化學(xué)性能；4、產(chǎn)品潤滑性能好，能加快鉆井速度，降低鉆井成本；與其他鉆井液處理劑有很好的配伍性；5、在整個生產(chǎn)過程中粉塵較少，有利于環(huán)境保護(hù)和人身健康。本發(fā)明的產(chǎn)品造漿率高，濾失量低，抗鹽、抗高溫能力強(qiáng)，挾沙及潤滑性能好，與鉆井液用其他助劑有很好的配伍性，可滿足各種地質(zhì)鉆探、地?zé)徙@井、石油鉆井，特別是內(nèi)陸含鹽地層鉆探、海洋鉆井及超深鉆探中使用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將含水量30wt %凹凸棒黏土原礦經(jīng)破碎機(jī)破碎后，對輥機(jī)擠壓，制得1 2mm厚的片狀凹凸棒黏土 ；稱取凹凸棒黏土 100kg，加入5kg硫酸鎂于混碾機(jī)混合均勻，于對輥機(jī)上擠壓1次，5wt%懸浮液濃度打漿，過200目篩，離心脫水，干燥，粉碎，包裝。實(shí)施例2將含水量40wt %凹凸棒黏土原礦經(jīng)破碎機(jī)破碎后，對輥機(jī)擠壓，制得1 2mm厚的片狀凹凸棒黏土 ；稱取凹凸棒黏土 100kg，加入7. 5kg氧化鎂混合均勻，于對輥機(jī)上擠壓3 次，7wt %懸浮液濃度打漿，過200目篩，離心脫水，干燥，粉碎，包裝。實(shí)施例3將含水量35wt %凹凸棒黏土原礦經(jīng)破碎機(jī)破碎后，對輥機(jī)擠壓，制得1 2mm厚的片狀凹凸棒黏土 ；稱取凹凸棒黏土 100kg，加入2. 5kg硬脂酸鎂和7. 5kg氧化鎂混合均勻， 于對輥機(jī)上擠壓5次，10wt%懸浮液濃度打漿，過200目篩，離心脫水，干燥，粉碎，包裝。實(shí)施例4將含水量30wt %凹凸棒黏土原礦經(jīng)破碎機(jī)破碎后，對輥機(jī)擠壓，制得1 2mm厚的片狀凹凸棒黏土 ；稱取凹凸棒黏土 100kg，加入3kg醋酸鎂和2. 5kg氫氧化鎂混合均勻，于對輥機(jī)上擠壓4次，15wt%懸浮液濃度打漿，過200目篩，離心脫水，干燥，粉碎，包裝。實(shí)施例5將含水量50wt %凹凸棒黏土原礦經(jīng)破碎機(jī)破碎后，對輥機(jī)擠壓，制得1 2mm厚的片狀凹凸棒黏土 ；稱取凹凸棒黏土 100kg，加入5kg氯化鎂、Ikg高氯酸鎂、1.5kg醋酸鎂混合均勻，于對輥機(jī)上擠壓2次，8wt %懸浮液濃度打漿，過200目篩，離心脫水，干燥，粉碎，包裝。本發(fā)明的鉆井液用改性凹凸棒黏土技術(shù)指標(biāo)如下產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)(符合《GB5005-2002鉆井液用材料》API-13標(biāo)準(zhǔn))名稱一級品本發(fā)明
實(shí)施例12 3 4 5粘度計 600r/min 讀數(shù)(格)230>30 >30 >40 >40 >40
75μηι 篩余(%)<8<8 <8 <7 <6 <8
水分(％)<15<10 <8 <7.5 <10 <10
權(quán)利要求
1.一種鉆井液用改性凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于該方法將凹凸棒黏土原礦破碎，用對輥機(jī)擠壓，制得l_2mm厚的片狀凹凸棒黏土，置于混碾機(jī)內(nèi)，加入含鎂物質(zhì)改性劑混合均勻，再于對輥機(jī)上擠壓，然后進(jìn)行打漿、過篩、脫水、干燥、粉碎以及包裝過程，得到鉆井液用改性凹凸棒黏土。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于凹凸棒黏土含水量在20-50wt%。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于含鎂物質(zhì)改性劑為氯化鎂、硝酸鎂、醋酸鎂、 硫酸鎂，碳酸鎂、乳酸鎂、硬脂酸鎂、高氯酸鎂、氧化鎂以及氫氧化鎂中的任何一種或兩種及兩種以上的復(fù)配；其中添加量為凹凸棒黏土含量的5-20wt%。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對輥次數(shù)為1-5次。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于打漿濃度為3%-wt20%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井液用改性凹凸棒黏土的制備方法。本發(fā)明以凹凸棒黏土為原料，含鎂物質(zhì)為改性劑，采用半干法生產(chǎn)工藝，經(jīng)黏土礦破碎，加改性劑混合，擠壓、打漿、過篩、脫水、干燥、粉碎、包裝而成。產(chǎn)品可滿足各種地質(zhì)鉆探、地?zé)徙@井、石油鉆井，特別是內(nèi)陸含鹽地層鉆探、海洋鉆井及超深鉆探中使用。
文檔編號C01B33/26GK102476804SQ201010563050
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月27日
發(fā)明者康玉茹, 汪琴, 王文波, 王愛勤 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所