[发明专利]阴-阳离子型有机粘土在油基钻井液中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机改性粘土的应用，具体涉及阴-阳离子型有机粘土在油基钻井液中的应用。

背景技术

油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液，相比于水基钻井液，油基钻井液具有抗高温，抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点，广泛应用于多种油气资源的勘探和开采。随着油气勘探开发逐步向深层发展，特别是页岩气资源和深海油田资源的勘探和开采，钻头遇高温高压地层的概率逐渐增大，因此，使用性能优良、热稳定性好的油基钻井液成为钻探高难度的高温深井、海上钻井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段。

有机粘土作为亲油胶体，是油基钻井液中的重要组分，直接影响油基钻井液的整体性能，包括热稳定性、流变性、凝胶性、携岩能力和乳液稳定性等等，现有技术中常选用有机改性的膨润土、蒙脱石等作为有机粘土添加到油基钻井液中，选用不同粘土矿物、不同改性剂或改性方法得到的有机粘土结构及理化性质差异较大，从而导致制得的油基钻井液具有不同的性能。

目前，使用阳离子表面活性剂进行有机改性所得到的阳离子型有机粘土在油基钻井液中的应用最为广泛，但由于阳离子表面活性剂本身的热稳定性较差，不能满足油基钻井液在高温环境下的使用，尽管通过烃链长度和官能团种类的调整可以提高有机粘土的热稳定性和凝胶性能，但提高程度有限，使用阳离子型有机粘土配制的油基钻井液一般只能在180℃以下保持较好的流变性和凝胶性，在更高温度下则易发生固化，丧失使用性。

专利201110119438.8公开了一种阳离子-阴离子复合插层型有机蒙脱石材料及其制备方法，采用阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂共同对钙基蒙脱石进行改性，得到具有更大层间距和更高热分解温度的疏水性有机蒙脱石。但目前对此类型有机粘土的研究较少，且关于其应用方面的研究并无报道。

基于现有技术的上述状况，本发明人对阴-阳离子型有机粘土的制备及应用进行研究，目的是提供一种阴-阳离子型有机粘土在油基钻井液中的应用及含有所述阴-阳离子型有机粘土的油基钻井液。

发明内容

本发明人通过锐意研究发现：通过选择合适的改性剂种类及其配比，可以得到层间距更大、接触角可调且热分解温度更高的阴-阳离子型有机粘土；将特定的阴-阳离子型有机粘土添加至油基钻井液中，通过控制合适的添加量和油基钻井液中其它成分的种类及含量，能够使得含有所述阴-阳离子型有机粘土的油基钻井液具有更好的热稳定性，且在常温和高温下均表现出优异的流变性、凝胶性、携岩能力和乳液稳定性。

本发明的目的在于提供以下方面：

(1)阴-阳离子型有机粘土在油基钻井液中的应用，即将阴-阳离子型有机粘土作为流变助剂应用于油基钻井液的配制。

(2)一种如上述(1)所述的阴-阳离子型有机粘土。

(3)一种含有如上述(2)所述的阴-阳离子型有机粘土的油基钻井液，所述油基钻井液中还包括乳化剂、润湿剂和加重材料。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)本发明将具有特定结构的阴-阳离子型有机粘土作为流变助剂应用于油基钻井液的配制，并控制阴-阳离子型有机粘土的添加量及油基钻井液中其它组分的种类及含量，使得含有所述阴-阳离子型有机粘土的油基钻井液具有更好的热稳定性，且在常温(150℃)和高温(220℃)下均表现出优异的流变性、凝胶性、携岩能力和乳液稳定性，能满足高温条件下的钻井需要，解决了现有的油基钻井液在较高温度下易固化或性能降低、丧失使用性的问题，适用于多种高难度深层油气的勘探和开采。

(2)本发明提供的含有所述阴-阳离子型有机粘土的油基钻井液具有良好的水容量，在特定范围内，在低油水比的环境中比高油水比的环境中具有更好的流变性、凝胶性、携岩能力和乳液稳定性，符合实际钻井需要。

(3)本发明提供的含有所述阴-阳离子型有机粘土的油基钻井液所需原料易得，价格便宜，制备方法简单，制备过程易控制，适于大规模工业生产。

附图说明

图1示出实施例1、4、6和对比例1制得的有机膨润土的XRD图谱；

图2示出实施例1、4、6和对比例1制得的有机膨润土的接触角测试图；

图3示出实施例1、4、6和对比例1制得的有机膨润土的热重曲线图。

具体实施方式

下面通过附图、实验例和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。