提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法
【专利摘要】本发明涉及一种提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，主要解决现有技术中存在的有机土在油基钻井液泥浆中分散性差、成胶率低的问题。本发明通过采用一种提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，包括以下几个步骤：a）将的有机土加入到油基钻井液基油中，搅拌，得到混合体系，其中，以混合体系重量百分含量计，有机土重量含量为0.5%~15%；b）向混合体系加入占有机土重量1~50%的活化剂，搅拌，得到油基钻井液泥浆；其中，所述的有机土为有机铵或有机胺改性的膨润土；所述的活化剂为极性的酯类、醇类、酮类中的至少一种或其溶液中的至少一种的技术方案，较好的解决了该问题，可用于油田钻井工业中。
【专利说明】提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高有机土在油基钻井液基油中成胶率的方法，主要应用于油田钻完井工艺中的油基钻井液工艺技术中。
【背景技术】
[0002]油基钻井液是以油为连续相的钻井流体，包括水、油、有机土、油溶性高分子材料和各类处理剂。可以大致分为全油基钻井液和油包水逆乳化钻井液。前者又称为普通油基钻井液，其中水是无用的组分，含水量一般不应超过10%;后者一般含水量在10飞0%范围内，水作为必要的组分分散在油中。油基钻井液由于具有强抑制性，从而有利于保持井壁稳定，能最大限度的保护油气层，特别是水敏性地层，而且抗污染能力强，有良好的润滑性。同时油基钻井液性能稳定，易于维护，热稳定性好。与水基钻井液相比，油基钻井液更适于钻水敏性、易坍塌、高温深井。
[0003]有机土是油基钻井液中的最基本未油I父体，在油基钻井液中既可提闻泥衆的粘度和切力，又能降低油基钻井液的滤失量，因此有机土是油基钻井液中不可缺少的添加剂。目前有机土的制备方法普遍使用阳离子表面活性剂和高度分散的亲水粘土发生离子交换吸附而制成，有机土的加量对油基钻井液性能的影响如同水基钻井液中膨润土的作用，能提高钻井液的粘度、切力及乳状液的稳定性并降低钻井液滤失量。国家标准SY/ZQ 003-89规定，油基钻井液用有机土的性能为:胶体率90%，塑性粘度3 6mPa.s，表观粘度3 7mPa.s,动切力3 IPa.S，但是目前国内研制的有机土大多只能满足柴油基钻井液的使用要求，尤其在低毒矿物油钻井液、合成基钻井液中的分散性差、成胶率低，不能满足使用要求。而随着石油钻井技术的发展，油基钻井液的发展主要是以低毒矿物油钻井液、合成基钻井液为主，因此提高有机土在这两类油基钻井液中的分散性及成交率具有非常重要的意义。国内学者也对此展开了大量研究，从有机铵改性剂的选择及改性方法入手，得到了一系列改性有机土，但是效果却不甚理想，在白油基钻井液中得到的表观粘度及动切力较小，说明有机土的增粘提切能力仍较差。专利CN 101624515发明了白油中高成胶率有机土及其制备方法，是一种长链季铵盐改性的有机土，其在白油中90min成胶率可保持95%以上，但没有24小时成胶率数据，也没有流变性能改善方面的数据；专利CN101942292发明了一种油基钻井液用有机粘土及其生产方法，发明的有机土在柴油中有较好的成胶率和流变性能，满足国家标准的规定，但是没有涉及低极性低毒的矿物油基、合成基钻井液中的性能数据；专利CN102093855发明了一种有机土及其制备方法，也是一种长链烷基季铵盐改性的有机土，其给出了有机土在白油中I小时成胶率大于90%，但没有90min中甚至24小时后的成胶率结果，给没有相应的塑性粘度、表观粘度、动切力等流变性能参数的数据支持。此外有的文献报道中的改性有机土产品性能较好，但未提及有机土在单纯基油中的成胶率问题，而是给出的在加入乳化剂、润湿剂等处理剂后的体系性能，不足以说明有机土性能，而且在石油钻井工业应用中也未见报道。
[0004]从文献调研及油基钻井液实际应用来看，现在国内生产的有机土大多不能满足小时后成胶率大于90%的技术要求，不能起到良好的增粘提切及降滤失效果。因此制约着低毒矿物油(白油)基钻井液及合成基钻井液的应用发展。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的问题是现有技术中国内生产的有机土在油基钻井液基油中分散性差及造浆率低的问题，提供一种提高有机土在油基钻井液基油中成胶率的方法，该方法具有有机土在油基钻井液基油中的分散性好，有机土的成胶率高，工艺技术简单的优点。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:一种提闻有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，包括以下几个步骤:
a)将的有机土加入到油基钻井液基油中，搅拌，得到混合体系；其中，以混合体系重量百分比计，混合体系中有机土重量含量为0.5%~15% ；
b)向混合体系加入所含有机土重量广50%的活化剂，搅拌，得到油基钻井液泥浆；
其中，所述的有机土为有机铵或有机胺改性的膨润土 ；所述的活化剂为极性的酯类、醇
类或酮类中的至少一种，或酯类水溶液、醇类水溶液或酮类水溶液中的至少一种。
[0007]上述技术方案中，油基钻井液优选方案为全油基钻井液和油包水乳化钻井液；油基钻井液基油为低毒矿物油、合成油，优选为低毒矿物油，再优选方案为白油；有机土优选方案为配制油基钻井液所用的有机铵、有机胺改性膨润土，其中有机铵优选方案为十二烷基三甲基氯/溴化铵、十四烷基三甲基氯/溴化铵、十六烷基三甲基氯/溴化铵、十八烷基三甲基氯/溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯/溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯/溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯/溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯/溴化铵、双十二烷基甲基苄基氯/溴化铵、双十四烷基甲基苄基氯/溴化铵、双十六烷基甲基苄基氯/溴化铵、双十八烷基甲基苄基氯/溴化铵中的至少一种，有机胺优选方案为十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺中的至少一种；活化剂为单一的极性溶剂的酯类、醇类、酮类，及两两混溶或分别与水两两混溶的复合剂；酯类优选方案为碳酸丙烯酯、醋酸丁酯、乙酸异戊酯等中的至少一种，醇类优选为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇等中的至少一种，酮类为丙酮、丁酮、戊酮等中的至少一种。所述的有机土的重量含量优选范围为1%~10%;所述的活化剂的用量优选范围为有机土重量的5%~30%。 [0008]使用 上述技术方案，得到的有机土在油基钻井液基油中分散性良好，90分钟和24小时的胶体率均可大于95%，甚至100%，很好的满足了对有机土 24小时胶体率大于95%的应用要求，而且使得油基钻井液体系的流变性能变好，表观粘度、动切力等均得到提高，塑性粘度兰6mPa.s，表观粘度兰7mPa.s，动切力兰IPa.S，具有良好的增粘提切效果，很好的满足了油基钻井液的应用要求。
[0009]本发明从使有机土表面活化的角度出发，在油基钻井液体系中引入极性活化剂，通过活化剂与有机土表面的羟基、羰基、胺基等官能集团的作用，提高有机土活性，从而提闻其在油中的分散能力，进而提闻其I父体率，提供用于提闻有机土在油基钻井液基油中成胶率的方法，解决以往技术中使用的有机土普遍分散性差、胶体率低的问题。该方法引入的活化剂对有机土具有良好的活化性能，能很好的提高有机土的分散性和胶体率，对本发明中所用到的各种有机胺、有机铵改性的有机土均有良好效果，对各种性能的有机土具有一定的普适性作用。与对有机土的深入改性技术来提高其分散性和胶体率相比，该方法引入的活化剂简单、价格低、来源广，该方法工艺过程简单，易于工业化应用，具有很好的工业化应用前景，经济性也大幅提高。
[0010]成胶率计算公式:
【权利要求】
1.一种提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，包括以下几个步骤: a)将的有机土加入到油基钻井液基油中，搅拌，得到混合体系；其中，以混合体系重量百分比计，混合体系中有机土重量含量为0.5%~15% ； b)向混合体系加入所含有机土重量广50%的活化剂，搅拌，得到油基钻井液泥浆； 其中，所述的有机土为有机铵或有机胺改性的膨润土 ；所述的活化剂为极性的酯类、醇类或酮类中的至少一种，或酯类水溶液、醇类水溶液或酮类水溶液中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，其特征在于，所述的油基钻井液为全油基钻井液或油包水乳化钻井液。
3.根据权利要求1所述的用于提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，其特征在于，所述的油基钻井液基油为配制油基钻井液所用的柴油、低毒矿物油或合成油。
4.根据权利要求1所述的提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，其特征在于，所述的有机土的重量含量为1%~10%。
5.根据权利要求1所述的提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，其特征在于，所述的活化剂的用量为有机土重量的5%~30%。
6.根据权利要求1所述的提高有机土在油基钻井液基油中成胶率的方法，其特征在于，所述的活化剂中的酯类为乙二酸二甲酯、碳酸丙稀酯、水杨酸甲酯、醋酸丁酯、草酸二甲酯、乙酸异戊酯中的至少一种，醇类为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇中的至少一种，酮类为丙酮、丁酮、甲基异丁酮、戊酮、甲基乙基酮中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，其特征在于，所述的有机铵为十二~二十二烷基三甲基氯/溴化铵、十二~二十二烷基二甲基苄基氯/溴化铵、双十二~二十二烷基甲基苄基氯/溴化铵；所述的有机胺为十二~十八烷基伯胺、仲胺、叔胺。
8.根据权利要求1所述的提高有机土在油基钻井液泥浆中成胶率的方法，其特征在于，所述的有机土在油基钻井液泥浆中成胶率大于95%，油基钻井液泥浆的塑性粘度=6mPa.s,表观粘度芎7mPa.s,动切力芎IPa.S。
【文档编号】C09K8/32GK103773324SQ201210412613
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】陈安猛, 沙鸥, 张卫东, 高磊 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院