1.本發(fā)明屬于鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，具體來講，涉及一種油基鉆井液用有機(jī)土、一種油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法、一種油基鉆井液和一種長鏈有機(jī)硅季銨鹽用作油基鉆井液用有機(jī)土改性劑的用途。

背景技術(shù)：

2.鉆井液是鉆井過程中使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)，可分為水基鉆井液、油基鉆井液和氣體鉆井液，而油基鉆井液因其具有耐高溫、抗鹽侵蝕、潤滑性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于油田鉆井過程。近年來隨著作業(yè)井深不斷提高，實鉆溫度超過220℃，最高已達(dá)260℃以上。

3.有機(jī)土在油基鉆井液中作為一種流變性調(diào)節(jié)劑，具有提高鉆井液粘度和切力，提高鉆井液乳液穩(wěn)定性的作用。目前，常規(guī)的油基鉆井液用有機(jī)土在作業(yè)中普遍存在高溫、超高溫條件下增粘、懸浮能力變差的現(xiàn)象，有機(jī)土抗超溫能力較差。在高溫、超高溫條件下，油基鉆井液出現(xiàn)重晶石沉降、破乳電壓降低、濾失量變大等。因為常規(guī)有機(jī)土一般由膨潤土經(jīng)普通長鏈季銨鹽插層吸附改性而成，在高溫、超高溫條件下吸附在膨潤土上的有機(jī)土改性劑分散高溫脫附，從而導(dǎo)致有機(jī)土失效。

4.硅酸鎂鋰(又稱，水輝石)是非金屬復(fù)合納米材料，無機(jī)礦物質(zhì)，不被細(xì)菌、加熱和機(jī)械剪切破壞分解。硅酸鎂鋰又可稱為鋰皂石，屬于蒙脫土中的一種，具有2：1型層狀晶體結(jié)構(gòu)。它具有優(yōu)良的親水膨脹性和懸浮觸變性，能在水中很好地分散，具有良好的吸附作用和安全性。但是，在有機(jī)溶劑中溶解性差，不能形成溶膠。

5.常規(guī)的油基鉆井液有機(jī)土通常以鈉膨潤土為基材，經(jīng)過常規(guī)長鏈季銨鹽插層改性而成，例如公告號“cn103773324b”、“cn104017549b”、“cn101624515b”的中國發(fā)明專利公開的有機(jī)土，這類有機(jī)土在常溫或者中低溫下評價時，膠體率高，提切增粘效果好。但是在超過180℃以后，增粘懸浮效果降低，超過220℃以后，增粘懸浮效果明顯變差。由于硅酸鎂鋰在水中優(yōu)良的提切效果，近年來也有由硅酸鎂鋰進(jìn)行改性而成的有機(jī)土，例如公告號“cn109179443a”、“cn110183596b”的中國發(fā)明專利公開的有機(jī)土，“cn109179443a”所述有機(jī)土由普通季銨鹽二硬脂二甲基氯化銨經(jīng)插層改性而成，但無法得知抗溫性能，由于插層改性主要是靠靜電吸附作用力，吸附力不夠強(qiáng)，同類市售產(chǎn)品經(jīng)評價后可知，當(dāng)溫度超過220℃以后，增粘懸浮效果也明顯變差。而“cn110183596b”所述有機(jī)土采用復(fù)合改性而成，采用季銨鹽、聚醚改性硅氧烷磷酸酯表面活性劑進(jìn)行接觸反應(yīng)得到改性中間體。再經(jīng)將中和度為60～85％的中和丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基十四烷磺酸進(jìn)行混合，得到單體溶液；將分散劑溶解于有機(jī)相中制得油相溶液；將鋰皂石改性中間體、單體溶液、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，然后在惰性氛圍下，將所得混合物料與油相溶液進(jìn)行反相懸浮聚合反應(yīng)，得到復(fù)合改性鋰皂石。所述產(chǎn)品能抗200℃高溫，但是存在所需原料多、制備方法復(fù)雜，工藝繁瑣，生產(chǎn)條件要求高等弊端。

6.此外，也有采用烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿改性的有機(jī)土，如公告號“cn103896295b”的中國發(fā)明專利公開的有機(jī)土，經(jīng)改性的有機(jī)土提高了在白油中的成膠

率，但是無法得知抗溫性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

7.本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一項。例如，本發(fā)明目的之一在于提供一種油基鉆井液用有機(jī)土。本發(fā)明的另一目的在于提供一種油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法。本發(fā)明的又一目的在于提供一種油基鉆井液。本發(fā)明的再一目的在于提供一種長鏈有機(jī)硅季銨鹽用作油基鉆井液用有機(jī)土改性劑的用途。

8.為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供一種油基鉆井液用有機(jī)土，所述油基鉆井液用有機(jī)土包括：長鏈有機(jī)硅季銨鹽、硅酸鎂鋰、聚二甲基硅氧烷以及水，其中，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽為以下結(jié)構(gòu)通式中的一種或多種：

[0009][0010]

其中，r表示碳原子數(shù)為12～22的直鏈烷基。

[0011]

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽硅酸鎂鋰、聚二甲基硅氧烷以及水可通過化學(xué)結(jié)合和離子結(jié)合作用。

[0012]

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽可包括二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十四烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十六烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基二十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨中一種或多種。

[0013]

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述油基鉆井液用有機(jī)土按質(zhì)量計，各組分用量可為30～50份的長鏈有機(jī)硅季銨鹽、40～45份的硅酸鎂鋰、3～5份的聚二甲基硅氧烷、2000～3000份的水。

[0014]

本發(fā)明另一方面提供了一種油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：將硅酸鎂鋰加入高速攪拌下的去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，靜止水化得到充分吸水分散的硅酸鎂鋰；對充分吸水分散的硅酸鎂鋰升溫至75～95℃，加入長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，低速攪拌后，得到漿料；對漿料循環(huán)研磨、壓濾分離、烘干、粉碎和過篩，得到油基鉆井液用有機(jī)土。

[0015]

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述高速攪拌的速度可為7000～12000rpm，所述高速攪拌的時間可為1～2h；所述低速攪拌的速度可為50～150rpm，所述低速攪拌的時間可為0.5～1h；所述循環(huán)研磨可通過膠體磨研磨，所述循環(huán)研磨的時間可為0.5～2h。

[0016]

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述靜止水化的時間可為4～8h。

[0017]

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述制備方法還可包括：對漿料循環(huán)研磨后降至室溫，進(jìn)行壓濾分離。

[0018]

本發(fā)明的又一方面提供了一種油基鉆井液，所述油基鉆井液包括：采用如上述任意一項所述的油基鉆井液用有機(jī)土、油、油基鉆井液用乳化劑、油基鉆井液用輔乳化劑、氯化鈣、油基鉆井液用降濾失劑、油基鉆井液用封堵劑以及重晶石；其中，所述油包括柴油和/

或白油，所述油基鉆井液用乳化劑包括改性松香酸鹽，所述油基鉆井液用輔乳化劑包括低分子聚酰胺，所述油基鉆井液用降濾失劑包括改性瀝青，所述油基鉆井液用封堵劑包括碳酸鈣。

[0019]

本發(fā)明的再一方面提供了一種長鏈有機(jī)硅季銨鹽用作油基鉆井液用有機(jī)土改性劑的用途，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽用作油基鉆井液用有機(jī)土改性劑的用途，其中，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽的選自以下結(jié)構(gòu)通式中的一種或多種：

[0020][0021]

其中，r表示碳原子數(shù)為12～22的直鏈烷基。

[0022]

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果可包括以下中的至少一項：

[0023]

1)油基鉆井液用有機(jī)土改性劑不容易因高溫而脫附失效，使得改性后的有機(jī)土產(chǎn)品抗溫達(dá)260℃以上，解決了有機(jī)土在超高溫下作用下成膠較差，效果不好的問題。

[0024]

2)由于長鏈季銨鹽中的硅氧烷水解后形成了硅醇結(jié)構(gòu)，除了能在硅酸鎂鋰的層間發(fā)生靜電吸附和化學(xué)鍵合反應(yīng)外，還能與硅酸鎂鋰片狀結(jié)構(gòu)的表面羥基發(fā)生反應(yīng)，形成硅烷偶聯(lián)的共價鍵結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升有機(jī)土的有機(jī)包覆效果，從而提升產(chǎn)品在柴油和白油中的分散效果，即提高了膠體率。

[0025]

3)本發(fā)明有機(jī)土配方中不同鏈長的有機(jī)硅季銨鹽相互作用，使有機(jī)土在不同的溶劑油中都具有良好的分散效果，拓展了有機(jī)土的應(yīng)用范圍。

[0026]

4)本發(fā)明有機(jī)土制備方法具有生產(chǎn)出優(yōu)異性能產(chǎn)品，還具有原材料種類簡單、來源廣泛、生產(chǎn)操作簡便，生產(chǎn)反應(yīng)條件溫和，便于規(guī)模化生產(chǎn)推廣應(yīng)用。

具體實施方式

[0027]

在下文中，將結(jié)合示例性實施例詳細(xì)地描述本發(fā)明的一種油基鉆井液用有機(jī)土及其制備方法。

[0028]

目前主流的油基鉆井液用有機(jī)土改性技術(shù)主要還是利用插層和靜電吸附原理，基于此技術(shù)制備的有機(jī)土抗溫能力不足以滿足超高溫(≥240℃)油基鉆井液的應(yīng)用需求。而通過復(fù)合改性的有機(jī)土雖然抗溫性較常規(guī)有所提高，但是存在工藝復(fù)雜、制備條件苛刻等多種弊端。長鏈有機(jī)硅季銨鹽目前應(yīng)用較少，主要在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用作長效殺菌劑。本發(fā)明創(chuàng)造性地提出將長鏈有機(jī)硅季銨鹽和硅酸鋰鎂的特性結(jié)合起來，開發(fā)出一種制備工藝簡單，生產(chǎn)條件溫的抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土。

[0029]

第一示例性實施例

[0030]

在本發(fā)明的第一示例性實施例中，提供了一種油基鉆井液用有機(jī)土，所述油基鉆井液用有機(jī)土包括：長鏈有機(jī)硅季銨鹽、硅酸鎂鋰、聚二甲基硅氧烷以及水。

[0031]

其中，長鏈有機(jī)硅季銨鹽的選自以下結(jié)構(gòu)通式中的一種或多種：

[0032][0033]

其中，r表示碳原子數(shù)為12～22的直鏈烷基。

[0034]

其中，長鏈有機(jī)硅季銨鹽中的硅能水解生成硅醇，硅醇能與硅酸鎂鋰表面的羥基發(fā)生硅烷偶聯(lián)作用，進(jìn)而形成共價鍵，提高改性產(chǎn)品的抗溫能力。

[0035]

其中，長鏈有機(jī)硅季銨鹽可包括以上長鏈有機(jī)硅季銨鹽的結(jié)構(gòu)通式中的一種或多種。有機(jī)土配方中不同鏈長的有機(jī)硅季銨鹽相互作用，使有機(jī)土在不同的溶劑油中都具有良好的分散效果，拓展了有機(jī)土的應(yīng)用范圍。

[0036]

可選地，長鏈有機(jī)硅季銨鹽可包括二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十四烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十六烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基二十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨中一種或多種。

[0037]

在本示例性實施例中，所述油基鉆井液用有機(jī)土按質(zhì)量計，各組分用量可為30～50份的長鏈有機(jī)硅季銨鹽、40～45份的硅酸鎂鋰、3～5份的聚二甲基硅氧烷、2000～3000份的水。

[0038]

其中，長鏈有機(jī)硅季銨鹽的作用：由于季銨鹽插吸附層的同時，硅烷水解后形成的硅醇結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)極性，能與無機(jī)土礦表面的羥基發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)形成共價鍵，從而提高長鏈烷基在無機(jī)礦土上的結(jié)合強(qiáng)度，使得改性劑不容易因高溫而脫附失效，從而提高抗溫能力。長鏈有機(jī)硅季銨鹽可以選自市售產(chǎn)品，例如，長鏈有機(jī)硅季銨鹽來自于湖北東曹化學(xué)科技有限公司。

[0039]

其中，硅酸鎂鋰的作用：有機(jī)土基準(zhǔn)用土，在水溶液中分散為二維納米顆粒，能更充分地與長鏈有機(jī)硅季銨鹽發(fā)生反應(yīng)。具有分散效果好，吸附能力強(qiáng)等特點。硅酸鎂鋰可以選自市售產(chǎn)品，例如，硅酸鎂鋰來自于江蘇潤豐合成科技有限公司，產(chǎn)品cas號為37220-90-9。

[0040]

其中，聚二甲基硅氧烷的作用：具有強(qiáng)效消泡作用，防止加入有機(jī)硅季銨鹽表面活性劑時漿體起泡。

[0041]

其中，水的作用：作為溶劑，溶解分散硅酸鎂鋰和長鏈有機(jī)硅季銨鹽，水解長鏈有機(jī)硅季銨鹽。

[0042]

優(yōu)選的，所述油基鉆井液用有機(jī)土，包括如下重量百分比的原料：長鏈有機(jī)硅季銨鹽40份、硅酸鎂鋰35份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0043]

本發(fā)明示例性實施例提供了一種抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土，在干燥前，包括如下加量的原料：長鏈有機(jī)硅季銨鹽30～50份、硅酸鎂鋰40～45份、聚二甲基硅氧烷3～5份、水2000～3000份。

[0044]

通過使用有機(jī)硅季銨鹽，創(chuàng)造性地將有機(jī)土改性劑與土的結(jié)合方式由以往單一的離子結(jié)合(靜電結(jié)合)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)結(jié)合(共價鍵結(jié)合)和離子結(jié)合(靜電結(jié)合)兩種方式同時作用。由于季銨鹽插層吸附與黏土形成離子結(jié)合的同時，硅烷水解后形成的硅醇結(jié)構(gòu)具有

強(qiáng)極性，能與無機(jī)土礦表面的羥基發(fā)生反應(yīng)形成共價鍵，從而提高長鏈烷基在無機(jī)礦土上的結(jié)合強(qiáng)度，使得改性劑不容易因高溫而脫附失效，使得改性后的有機(jī)土產(chǎn)品抗溫達(dá)260℃以上，解決了有機(jī)土在超高溫下作用下成膠較差，效果不好的問題。

[0045]

并且，由于長鏈季銨鹽中的硅氧烷水解后形成了硅醇結(jié)構(gòu)，除了能在硅酸鎂鋰的層間發(fā)生靜電吸附和化學(xué)鍵合反應(yīng)外，還能與硅酸鎂鋰片狀結(jié)構(gòu)的表面羥基發(fā)生反應(yīng)，形成硅烷偶聯(lián)的共價鍵結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升有機(jī)土的有機(jī)包覆效果，從而提升產(chǎn)品在柴油和白油中的分散效果，即提高了膠體率。

[0046]

第二示例性實施例

[0047]

在本發(fā)明的第二示例性實施例中，提供了一種油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

[0048]

s1、硅酸鎂鋰加入高速攪拌下的去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，靜止水化得到充分吸水分散的硅酸鎂鋰。

[0049]

可選地，硅酸鎂鋰可以全部加入高速攪拌下的去離子水中或者可以邊高速攪拌邊加入去離子水中。

[0050]

可選地，高速攪拌的速度可為7000～12000rpm，高速攪拌的時間可為1～2h。例如，高速攪拌的速度可為11000

±

1000，高速攪拌的時間可為1.5h。

[0051]

其中，高速攪拌的速度高于7000rpm，攪拌性能越好，當(dāng)高速攪拌的速度高于12000rpm，會導(dǎo)致硅酸鎂鋰濺出。同時攪拌速度過高，攪拌阻力更大，損傷攪拌的儀器。

[0052]

其中，高速攪拌的時間高于1h時，攪拌充分。當(dāng)高于2h時，會造成資源的浪費，同時也會導(dǎo)致電、人力的成本增加?？蛇x地，靜止水化的時間可為4～8h。例如，可為5、6、7h。

[0053]

這里，對于常規(guī)的靜止水化反應(yīng)，時間為16h，靜止水化時間長，浪費了資源、降低了生產(chǎn)效率。在本發(fā)明中，靜止水化在4～8h，既可以靜止水化充分，又可以節(jié)約時間。

[0054]

其中，硅酸鎂鋰膠體溶液高速攪拌后形成膠體溶液，進(jìn)行水化后可充分分散，形成納米級的分散體系。

[0055]

s2、對充分吸水分散的硅酸鎂鋰升溫至75～95℃，加入長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，低速攪拌后，得到漿料。

[0056]

可選地，硅酸鎂鋰可升溫至77、80、83、87、90℃。

[0057]

其中，硅酸鎂鋰升溫至75℃以上，硅酸鎂鋰反應(yīng)活性越高，越有利于反應(yīng)進(jìn)行。當(dāng)溫度高于95℃，會造成操作人員燙傷，引發(fā)安全事故。當(dāng)溫度高于100℃時，加入材料會產(chǎn)生氣泡，同時可能引發(fā)安全事故。

[0058]

可選地，低速攪拌的速度可為50～150rpm，所述低速攪拌的時間可為0.5～1h。例如，低速攪拌的速度可為70、90、110、130rpm，低速攪拌的時間可為0.7、0.9h。

[0059]

其中，低速攪拌的速度高于50rpm，攪拌性能越好，當(dāng)?shù)退贁嚢璧乃俣雀哂?50rpm，攪拌消泡的效果會減弱。

[0060]

其中，低速攪拌的時間高于0.5h時，攪拌充分。當(dāng)高于2h時，會造成資源的浪費，也會導(dǎo)致電、人力的成本增加。

[0061]

其中，使用長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽(又稱，有機(jī)土改性劑)與土的結(jié)合方式由以往單一的離子結(jié)合(靜電結(jié)合)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)結(jié)合(共價鍵結(jié)合)和離子結(jié)合(靜電結(jié)合)兩種方式同時作用。由于季銨鹽插層吸附與硅酸鎂鋰形成離子結(jié)合的同時，硅烷水解后形成的硅

醇結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)極性，能與硅酸鎂鋰端面的羥基發(fā)生反應(yīng)形成共價鍵，從而提高長鏈烷基在硅酸鎂鋰礦土上的結(jié)合強(qiáng)度，使得改性劑不容易因高溫而脫附失效，使得改性后的有機(jī)土產(chǎn)品抗溫達(dá)260℃以上。

[0062]

其中，長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽中的硅氧烷水解后形成了硅醇結(jié)構(gòu)，除了能在硅酸鎂鋰的層間發(fā)生靜電吸附和化學(xué)鍵合反應(yīng)外，還能與硅酸鎂鋰片狀結(jié)構(gòu)的表面羥基發(fā)生反應(yīng)，形成硅烷偶聯(lián)的共價鍵結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步提升有機(jī)土的有機(jī)包覆效果，從而提升產(chǎn)品在柴油和白油中的分散效果，即提高了膠體率。

[0063]

在本示例性實施例中，長鏈有機(jī)硅季銨鹽可包括長鏈有機(jī)硅季銨鹽的結(jié)構(gòu)通式中的一種或多種。

[0064]

具體來講，長鏈有機(jī)硅季銨鹽可包括二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十四烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十六烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基二十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨中的一種或多種。

[0065]

其中，不同鏈長的有機(jī)硅季銨鹽相互作用，使有機(jī)土在不同的溶劑油中都具有良好的分散效果，拓展了有機(jī)土的應(yīng)用范圍。

[0066]

s3、對漿料循環(huán)研磨、壓濾分離、烘干、粉碎和過篩，得到油基鉆井液用有機(jī)土。

[0067]

在本示例性實施例中，循環(huán)研磨可通過膠體磨研磨，循環(huán)研磨的時間可為0.5～2h。其中，研磨的時間可1、1.5、1.8h。

[0068]

其中，研磨時間在0.5～2h既可以節(jié)約成本，又可以得到粒度合適的有機(jī)土。

[0069]

其中，s3步驟可包括：漿料循環(huán)研磨后降至室溫，進(jìn)行壓濾分離。

[0070]

其中，油基鉆井液用有機(jī)土的粒度可不小于200目，可為250、300目。

[0071]

其中，有機(jī)土的粒度不小于200目，在鉆井過程中，不被振動篩篩出。

[0072]

第三示例性實施例

[0073]

在本發(fā)明的第三示例性實施例中，提供了一種油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

[0074]

a1、在高速乳化反應(yīng)釜中7000～12000rpm的高速攪拌作用下，將硅酸鎂鋰均勻地分散在去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，形成膠體溶液后在室溫下靜止水化4～8h，讓硅酸鎂鋰充分吸水分散。

[0075]

a2、升高反應(yīng)釜溫度至75～95℃，加入改性劑長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，在低速50～150rpm下攪拌0.5～1h混合后，將反應(yīng)釜中漿料通過膠體磨研磨循環(huán)研磨1～2h，得到研磨好的物料。

[0076]

a3、將研磨好的物料降至常溫后進(jìn)行壓濾分離，將壓濾后的物料經(jīng)過高溫烘干，粉碎，過篩后即得抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土。

[0077]

第四示例性實施例

[0078]

在本發(fā)明的第四示例性實施例中，提供了一種油基鉆井液，采用如上任意一項所述的油基鉆井液用有機(jī)土、油、油基鉆井液用乳化劑、油基鉆井液用輔乳化劑、氯化鈣、油基鉆井液用降濾失劑、油基鉆井液用封堵劑以及重晶石。

[0079]

其中，油可包括柴油和/或白油，油基鉆井液用乳化劑可包括改性松香酸鹽，油基鉆井液用輔乳化劑可包括低分子聚酰胺，油基鉆井液用降濾失劑可包括改性瀝青，油基鉆

井液用封堵劑可包括碳酸鈣。

[0080]

具體來講，碳酸鈣包括400目碳酸鈣、1200目碳酸鈣。

[0081]

第五示例性實施例

[0082]

在本發(fā)明的第五示例性實施例中，提供了一種長鏈有機(jī)硅季銨鹽用作油基鉆井液用有機(jī)土改性劑的用途，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽的選自以下結(jié)構(gòu)通式中的一種或多種：

[0083][0084]

其中，r表示碳原子數(shù)為12～22的直鏈烷基。

[0085]

為了更好地理解本發(fā)明的上述的示例性實施例，下面結(jié)合具體示例來說明油基鉆井液用有機(jī)土及其制備方法。

[0086]

示例1

[0087]

一種油基鉆井液用有機(jī)土，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨30份、聚二甲基硅氧烷4份、去離子水2000份。

[0088]

鉆井液用有機(jī)土的制備方法包括如下步驟：

[0089]

(1)在高速乳化反應(yīng)釜中11000rpm的高速攪拌作用下，將硅酸鎂鋰均勻地分散在去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，形成膠體溶液后在室溫下靜止水化6個小時，讓硅酸鎂鋰充分吸水分散；

[0090]

(2)升高反應(yīng)釜溫度至85℃，加入改性劑長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，在低速100rpm下攪拌1h混合后，將反應(yīng)釜中漿料通過膠體磨研磨循環(huán)研磨2h；

[0091]

(3)將研磨好的物料降至常溫后進(jìn)行壓濾分離；

[0092]

(4)將壓濾后的物料經(jīng)過高溫烘干，粉碎，過篩后即得抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土。

[0093]

其中，長鏈有機(jī)硅季銨鹽來自于湖北東曹化學(xué)科技有限公司。

[0094]

其中，硅酸鎂鋰來自于江蘇潤豐合成科技有限公司，產(chǎn)品cas號為37220-90-9。

[0095]

示例2

[0096]

一種油基鉆井液用有機(jī)土，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨35份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0097]

油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法，包括如下步驟：

[0098]

(1)在高速乳化反應(yīng)釜中11000rpm的高速攪拌作用下，將硅酸鎂鋰均勻地分散在去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，形成膠體溶液后在室溫下靜止水化6個小時，讓硅酸鎂鋰充分吸水分散；

[0099]

(2)升高反應(yīng)釜溫度至85℃，加入改性劑長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，在低速100rpm下攪拌1h混合后，將反應(yīng)釜中漿料通過膠體磨研磨循環(huán)研磨2h；

[0100]

(3)將研磨好的物料降至常溫后進(jìn)行壓濾分離；

[0101]

(4)將壓濾后的物料經(jīng)過高溫烘干，粉碎，過篩后即得抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土。

[0102]

示例3

[0103]

一種油基鉆井液用有機(jī)土，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨15份、二甲基十四烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨5份、二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨15份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0104]

油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法包括如下步驟：

[0105]

(1)在高速乳化反應(yīng)釜中10000rpm的高速攪拌作用下，將硅酸鎂鋰均勻地分散在去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，形成膠體溶液后在室溫下靜止水化6個小時，讓硅酸鎂鋰充分吸水分散；

[0106]

(2)升高反應(yīng)釜溫度至85℃，加入改性劑長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，在低速100rpm下攪拌1h混合后，將反應(yīng)釜中漿料通過膠體磨研磨循環(huán)研磨2h；

[0107]

(3)將研磨好的物料降至常溫后進(jìn)行壓濾分離；

[0108]

(4)將壓濾后的物料經(jīng)過高溫烘干，粉碎，過篩后即得抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土。

[0109]

示例4

[0110]

一種油基鉆井液用有機(jī)土，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨20份、二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化15份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0111]

油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法包括如下步驟：

[0112]

(1)在高速乳化反應(yīng)釜中10000rpm的高速攪拌作用下，將硅酸鎂鋰均勻地分散在去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，形成膠體溶液后在室溫下靜止水化6個小時，讓硅酸鎂鋰充分吸水分散；

[0113]

(2)升高反應(yīng)釜溫度至85℃，加入改性劑長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，在低速100rpm下攪拌1h混合后，將反應(yīng)釜中漿料通過膠體磨研磨循環(huán)研磨2h；

[0114]

(3)將研磨好的物料降至常溫后進(jìn)行壓濾分離；

[0115]

(4)將壓濾后的物料經(jīng)過高溫烘干，粉碎，過篩后即得抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土。

[0116]

示例5

[0117]

一種油基鉆井液用有機(jī)土，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨15份、二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化20份、聚二甲基硅氧烷4份、水3000份。

[0118]

油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法包括如下步驟：

[0119]

(1)在高速乳化反應(yīng)釜中10000rpm的高速攪拌作用下，將硅酸鎂鋰均勻地分散在去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，形成膠體溶液后在室溫下靜止水化6個小時，讓硅酸鎂鋰充分吸水分散；

[0120]

(2)升高反應(yīng)釜溫度至85℃，加入改性劑長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，在低速100rpm下攪拌1h混合后，將反應(yīng)釜中漿料通過膠體磨研磨循環(huán)研磨2h；

[0121]

(3)將研磨好的物料降至常溫后進(jìn)行壓濾分離；

[0122]

(4)將壓濾后的物料經(jīng)過高溫烘干，粉碎，過篩后即得抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)

土。

[0123]

示例6

[0124]

一種油基鉆井液用有機(jī)土，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰30份、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨45份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0125]

油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法包括如下步驟：

[0126]

(1)在高速乳化反應(yīng)釜中10000rpm的高速攪拌作用下，將硅酸鎂鋰均勻地分散在去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，形成膠體溶液后在室溫下靜止水化6個小時，讓硅酸鎂鋰充分吸水分散；

[0127]

(2)升高反應(yīng)釜溫度至85℃，加入改性劑長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，在低速100rpm下攪拌1h混合后，將反應(yīng)釜中漿料通過膠體磨研磨循環(huán)研磨2h；

[0128]

(3)將研磨好的物料降至常溫后進(jìn)行壓濾分離；

[0129]

(4)將壓濾后的物料經(jīng)過高溫烘干，粉碎，過篩后即得抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土。

[0130]

對比例1

[0131]

油基鉆井液用有機(jī)土制備方法與示例1的制備方法相同，除了干燥前包括如下配比的原料不同，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨20份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0132]

對比例2

[0133]

油基鉆井液用有機(jī)土制備方法與示例1的制備方法相同，除了干燥前包括如下配比的原料不同，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨60份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0134]

對比例3

[0135]

油基鉆井液用有機(jī)土制備方法與示例1的制備方法相同，除了干燥前包括如下配比的原料不同，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨15份、十二烷三甲基氯化銨20份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0136]

對比例4

[0137]

油基鉆井液用有機(jī)土制備方法與示例1的制備方法相同，除了干燥前包括如下配比的原料不同，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、十八烷基三甲基氯化銨35份、聚二甲基硅氧烷4份、水2000份。

[0138]

對比例5

[0139]

油基鉆井液用有機(jī)土制備方法與示例1的制備方法相同，除了干燥前包括如下配比的原料不同，在干燥前包括如下配比的原料：硅酸鎂鋰40份、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨35份、水2000份。

[0140]

實驗分析

[0141]

1、膠體率實驗

[0142]

實驗所用白油為四川省長寧區(qū)塊現(xiàn)場所取3#白油；實驗所用柴油為市售0#柴油；有機(jī)土為示例1～6及對比例1～5制備的有機(jī)土以及市售有機(jī)土；其中市售有機(jī)土為1號為：浙江某廠家有機(jī)土；市售有機(jī)土為2號為：上海某廠家有機(jī)土；市售有機(jī)土為3號為：山東某廠家有機(jī)土。

[0143]

常溫膠體率

[0144]

按照sy/t 1817-2015的方法：稱8克試樣(稱準(zhǔn)至0.01克)，慢慢倒入裝有400ml白油(柴油)的高攪杯中，在11000r/min

±

300r/min轉(zhuǎn)速下高速攪拌10min，然后用量筒量取100ml試液倒入具塞量筒中，同時啟動秒表計時，記錄靜置90min后，上部白油(柴油)的體積v。

[0145]

按照公示(1)計算膠體率：

[0146][0147]

式中：j—膠體率，單位為百分比(％)；v—90min量筒上部析出的游離油，單位為毫升(ml)。

[0148]

同一樣品做平行實驗，膠體率重復(fù)性不大于0.5ml以內(nèi)，取算術(shù)平均值作為測試結(jié)果。

[0149]

老化后膠體率

[0150]

將常溫膠體率中具塞量筒中測完常溫膠體率的試液倒回高攪杯中，降高攪杯中的試樣倒入陳化釜中，在所需實驗溫度下老化16h，老化完成后，冷卻至室溫，在11000r/min

±

300r/min轉(zhuǎn)速下高速攪拌10min，然后用量筒量取100ml試液倒入具塞量筒中，同時啟動秒表計時，記錄靜置90min后，上部白油(柴油)的體積v。

[0151]

老化后膠體率計算方法按公式(1)進(jìn)行計算。

[0152]

測試結(jié)果

[0153]

具體測試結(jié)果如下表1所示：

[0154]

表1不同有機(jī)土在柴油中老化前后膠體率對比

[0155][0156]

從不同示例和對比例的膠體率數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明示例制備的有機(jī)土：

[0157]

示例制備的有機(jī)土常溫下在柴油中的膠體率比市售的有機(jī)土膠體率高，也比對比例高，總體成膠效果都非常好。從260℃老化后的結(jié)果來看，示例1～6比對比例1、3、4、5的膠體率都要高。雖然對比例2老化后膠體率也較高，但是生產(chǎn)過程中起泡明顯，不利于生產(chǎn)進(jìn)行。總體而言，實驗體現(xiàn)出了產(chǎn)品突出的抗溫效果。

[0158]

從上述實驗現(xiàn)象證明，本發(fā)明制備的有機(jī)土配方中各組分相互協(xié)同作用，缺少某種組分或者將該組分替換成本領(lǐng)域常用的有機(jī)土組分均達(dá)不到本技術(shù)配方的成膠效果。

[0159]

2、增粘提切能力

[0160]

實驗所用白油為四川省長寧區(qū)塊現(xiàn)場所取3#白油；實驗所用柴油為市售0#柴油；有機(jī)土為示例1～6及對比例1～5制備的有機(jī)土以及市售有機(jī)土；其中市售有機(jī)土為1號為：浙江某廠家有機(jī)土；市售有機(jī)土為2號為：上海某廠家有機(jī)土；市售有機(jī)土為3號為：山東某廠家有機(jī)土。

[0161]

測試方法

[0162]

(1)稱取相當(dāng)350ml白油(柴油)的質(zhì)量(按密度換算成質(zhì)量，稱準(zhǔn)至0.01)，然后加入10.5g試樣(稱準(zhǔn)至0.01g)，用變頻高速攪拌器在3000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10min，再在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10min，按gb/t 16783.2的規(guī)定測定表觀黏度、塑性黏度、動切力、讀值。

[0163]

(2)將配制好的油膠體溶液裝入高溫高壓不銹鋼老化罐中，充入1.0mpa的氮氣后放入滾子加熱爐中加熱到所需實驗溫度，恒溫滾動16h，取出冷卻至室溫，再在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10min，按gb/t 16783.2的規(guī)定測定表觀黏度、塑性黏度、動切力、讀值。

[0164]

同一樣品做平行實驗，表觀黏度重復(fù)性不大于1.5mpa.s以內(nèi)，塑性黏度重復(fù)性不大于1.0mpa.s，動切力重復(fù)性不大于1.5pa，讀值重復(fù)性不大于0.5，取算術(shù)平均值為檢測結(jié)果。

[0165]

實驗結(jié)果

[0166]

具體增粘能力見表2，從表2數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明示例制備的有機(jī)土在柴油中具有較好的增粘能力，增粘幅度明顯高于對照組和市售產(chǎn)品，市售產(chǎn)品增粘能力相對較低，尤其是市售產(chǎn)品1號和2號，其增粘能力無論是在白油和柴油中均較低。從數(shù)據(jù)中也可以看出，多種鏈長復(fù)合改性的樣品，如示例3、示例6均有明顯的增粘能力。而其他的則相對較低。本發(fā)明制備的有機(jī)土配方中各組分相互協(xié)同作用，缺少某種組分或者將該組分替換成本領(lǐng)域常用的有機(jī)土組分均達(dá)不到本技術(shù)配方的增粘能力。

[0167]

表2合成有機(jī)土的增粘能力

gc)和6.0g試樣，在11000r/min高速下攪拌20min，在高速攪拌條件下，緩慢加入60ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.0％的氯化鈣鹽水，加完后再高攪20min，再加入12.0g氧化鈣，高速攪拌30min，24.0g改性瀝青(cq-yjjs-h)、3.0g油基鉆井液用封堵劑(yx-40)400目碳酸鈣，3.0g油基鉆井液用封堵劑(yx-120)1200目碳酸鈣，加完后高速攪拌，10min，再加入388g重晶石，高速攪拌30min即為試驗漿；

[0174]

將其倒入恒溫杯，按gb/t 16783—2012中的規(guī)定測定試樣漿(50

±

1)℃時的yp值(鉆井液屈服值，又叫動切力)、r3(六速度旋轉(zhuǎn)粘度計3轉(zhuǎn)讀值)最大讀值和靜切力、es值；

[0175]

將試樣漿放入滾子爐中，在(260

±

2)℃下滾動16h，取出冷卻，開罐，觀察試樣在老化罐中的析水、析油情況，倒出上層析液，用量筒測量出析液體積后，將上層析出液和下層泥漿倒回高攪杯，高速攪拌20min，將其倒入恒溫杯，按gb/t 16783.2—2012中的規(guī)定測定試樣漿(50

±

1)℃時的yp值、r3最大讀值和靜切力、es值，180℃條件下的hthp濾失量值。

[0176]

實驗結(jié)果

[0177]

表3不同有機(jī)土在白油基鉆井液中260℃老化后性能對比

[0178]

[0179][0180]

從上表可以看出，示例合成的有機(jī)土，在鉆井液中具有良好的懸浮能力，抗溫能力達(dá)260℃。同時，對鉆井液的穩(wěn)定性和濾失量的降低也具有幫助。其綜合性能，明顯優(yōu)于市售產(chǎn)品。從對比例可以看出，經(jīng)過有機(jī)硅季銨鹽改性的有機(jī)土，其抗溫能力明顯優(yōu)于常規(guī)季銨鹽改性的有機(jī)土。

[0181]

綜上所述，將長鏈有機(jī)硅季銨鹽和硅酸鋰鎂的特性結(jié)合起來，開發(fā)出一種制備工藝簡單，生產(chǎn)條件溫的抗超高溫油基鉆井液用有機(jī)土。

[0182]

盡管上面已經(jīng)通過結(jié)合示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行各種修改和改變。技術(shù)特征：

1.一種油基鉆井液用有機(jī)土，其特征在于，所述油基鉆井液用有機(jī)土包括：長鏈有機(jī)硅季銨鹽、硅酸鎂鋰、聚二甲基硅氧烷以及水，其中，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽的選自以下結(jié)構(gòu)通式中的一種或多種：其中，r表示碳原子數(shù)為12～22的直鏈烷基。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液用有機(jī)土，其特征在于，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽硅酸鎂鋰、聚二甲基硅氧烷以及水通過化學(xué)結(jié)合和離子結(jié)合作用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液用有機(jī)土，其特征在于，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽包括二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十四烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十六烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨、二甲基二十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨中一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液用有機(jī)土，其特征在于，所述油基鉆井液用有機(jī)土按質(zhì)量計，各組分用量為30～50份的長鏈有機(jī)硅季銨鹽、40～45份的硅酸鎂鋰、3～5份的聚二甲基硅氧烷、2000～3000份的水。5.一種如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：將硅酸鎂鋰加入高速攪拌下的去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，靜止水化得到充分吸水分散的硅酸鎂鋰；對充分吸水分散的硅酸鎂鋰升溫至75～95℃，加入長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，低速攪拌后，得到漿料；以及對漿料循環(huán)研磨、壓濾分離、烘干、粉碎和過篩，得到油基鉆井液用有機(jī)土。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法，其特征在于，所述高速攪拌的速度為7000～12000rpm，所述高速攪拌的時間為1～2h；所述低速攪拌的速度為50～150rpm，所述低速攪拌的時間為0.5～1h；所述循環(huán)研磨通過膠體磨研磨，所述循環(huán)研磨的時間為0.5～2h。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法，其特征在于，所述靜止水化的時間為4～8h。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括：對漿料循環(huán)研磨后降至室溫，進(jìn)行壓濾分離。9.一種油基鉆井液，其特征在于，所述油基鉆井液包括：如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的油基鉆井液用有機(jī)土、油、油基鉆井液用乳化劑、油基鉆井液用輔乳化劑、氯化鈣、油基鉆井液用降濾失劑、油基鉆井液用封堵劑以及重晶石；其中，所述油包括柴油和/或白油，所述油基鉆井液用乳化劑包括改性松香酸鹽，所述油基鉆

井液用輔乳化劑包括低分子聚酰胺，所述油基鉆井液用降濾失劑包括改性瀝青，所述油基鉆井液用封堵劑包括碳酸鈣。10.一種長鏈有機(jī)硅季銨鹽用作油基鉆井液用有機(jī)土改性劑的用途，其特征在于，所述長鏈有機(jī)硅季銨鹽的選自以下結(jié)構(gòu)通式中的一種或多種：其中，r表示碳原子數(shù)為12～22的直鏈烷基。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種油基鉆井液用有機(jī)土及其制備方法。所述油基鉆井液用有機(jī)土包括：長鏈有機(jī)硅季銨鹽、硅酸鎂鋰、聚二甲基硅氧烷以及水。所述油基鉆井液用有機(jī)土的制備方法包括以下步驟：將硅酸鎂鋰加入高速攪拌下的去離子水中，形成硅酸鎂鋰膠體溶液，靜止水化得到充分吸水分散的硅酸鎂鋰；對充分吸水分散的硅酸鎂鋰升溫至75～95℃，加入長鏈烷基有機(jī)硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，低速攪拌后，得到漿料；對漿料循環(huán)研磨、壓濾分離、烘干、粉碎和過篩，得到油基鉆井液用有機(jī)土。本發(fā)明原材料種類簡單、來源廣泛、生產(chǎn)操作簡便，生產(chǎn)反應(yīng)條件溫和，便于規(guī)?；a(chǎn)推廣應(yīng)用。便于規(guī)?；a(chǎn)推廣應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：陶懷志 艾加偉 鄧虎 陳俊斌 李枝林 唐貴 明顯森 舒小波 景岷嘉 周楊 袁志平

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.05.31

技術(shù)公布日：2022/8/30