[发明专利]用于水基钻井液的功能化粘土组合物无效

专利信息
申请号: 200780027912.6 申请日: 2007-09-07
公开(公告)号: CN101495594A 公开(公告)日: 2009-07-29
发明(设计)人: 戴维·迪诺;詹姆斯·麦克尔·福利 申请(专利权)人: 伊莱门蒂斯专业有限公司
主分类号: C09K8/05 分类号: C09K8/05;C09K8/00
代理公司: 中国商标专利事务所有限公司 代理人: 李 宓
地址: 美国新*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 用于 钻井 功能 粘土 组合
【说明书】:

技术领域

本发明涉及用于钻采地壳结构中的油井、气井和地热井的水液体,并涉 及用于这种液体的添加剂。更特别地说,本发明涉及一种包含特定类型功 能化粘土的水基钻井液。

发明概述

本发明提供了一种含水钻井液,包含有二季铵阳离子功能化粘土,当该 粘土加入钻井液中时,能提供相对于盐度基本上恒定的流变性特征。本发 明的又一方面是一种钻井方法,该方法使用一种包含下述二季铵阳离子功 能化粘土的钻井液。

本发明进一步提供了一种粘土/有机化合物组合物,其包括:(a)蒙脱 土和(b)一种或多种二季铵化合物。

发明详述

钻井液在工业中也称为浆液、钻井浆、钻采液、洗井液、油井液和油井 钻采液,在整个本申请中这些术语应该理解为是可互相替换的。可以理解 的是,这些术语指代在钻采作业中泵送到井中的液体。井本身可以是使用 钻井液的气井、油井或任何其他目的地方。本发明的钻井液是水基或含水 基的液体。

本发明的实施方式之一提供了一种包含二季铵功能化粘土组合物的含 水基钻井液。二季铵是一种含有两个阳离子氮中心的化合物。该二季铵功 能化粘土组合物包括蒙脱土和一种或多种二季铵化合物。蒙脱土是通常形 成微晶的非常软的层状硅酸盐。蒙脱土是蒙脱石族的一员,具有两个中间 夹有中央八面体层的四面体层。蒙脱土是可膨胀的层状粘土,包含有单个 的小片。本发明中可使用天然存在的粘土和合成的粘土两种。天然存在的 含水层状硅酸盐如蛭石也可用于本发明。用于本发明的合成粘土是能够确 定为属于蒙脱石类粘土矿物的那些,此外,合成蛭石和合成云母也可用于 本发明中。

基于100%的活性粘土,根据已知的乙酸铵方法进行测定,用于本发明 的粘土优选具有至少45毫克当量/100克阳离子交换容量。优选的蒙脱土是 天然存在的怀俄明类(Wyoming)膨胀皂土和类似粘土,以及锂蒙脱石, 一种膨胀硅酸镁粘土。皂土和其性质详细描述在Carr,D等1994年,工业 矿物和岩石,第6版,题目为“皂土”的章节中(采矿、冶金和勘探协会出版, 美国科罗拉多州)。

蒙脱土是本领域中熟知的并能从许多来源购到。理想地,粘土是钠的形 式或者在用于本发明之前转化为钠的形式。该转化可通过制备含水的粘土 浆料并使浆料通过钠形式的阳离子交换树脂床来完成。可替换地,粘土与 水和可溶的钠化合物如碳酸钠、氢氧化钠等混合,并例如用搅土机或挤压 机剪切。可用于本发明的典型蒙脱土详细描述在″Hydrous Phyllosilicates, Reviews in Mineralogy,Volume 19,S.W.Bailey,editor″中。剪切和未剪切形式 的两种上述蒙脱土可以使用。Elementis Specialties公司和它的前身提出了一 些描述剪切蒙脱石粘土的专利,例如美国专利No.4,695,402和美国专利No. 4,742,098,在此将两篇的全部内容并入本文中。此外,所用的蒙脱土或者 是粗制的(包含矿渣或非粘土物质)或者是精选的(去除矿渣的)。使用粗 制粘土的能力表明非常节约成本,因为不需要粘土精选过程和转化成钠形 式。

本发明的有机阳离子化合物选自能够通过与蒙脱土的阳离子交换形成 官能化粘土的烷氧基化和非烷氧基化二季铵阳离子。在一实施方式中,本 发明的有机阳离子化合物包括具有下式的二季铵阳离子,或者其混合物:

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