[发明专利]一种钻井泥浆用膨润土制备方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种膨润土制备方法及其装置，具体的说是一种钻井泥浆用膨润土制备方法及其装置。

背景技术

膨润土主要成分为蒙脱石，由硅氧四面体和铝氧八面体构成夹层式结构，属单斜晶系。由于这种特定的层状结构，使其具有较大的比表面积，因此具有较强的吸附性。同时由于有亲水基团OH^一的存在，在水溶液中具有优良的分散性、悬浮性及粘结性，在一定浓度范围内表现出优良的触变性，即在有外加搅拌时，悬浊液表现为流动性很好的溶胶液，停止搅拌后会自动排列成立体网状结构的凝胶而不发生沉降和水析离。这种特性特别适于配制钻井泥浆。

钻井泥浆用膨润土，就是用膨润土为主要原料配制钻井泥浆，用以保护井壁、上返岩屑、冷却钻头等。无论石油钻井、还是地质勘探钻井，都大量用膨润土配制钻井泥浆。膨润土是钻井泥浆的基本材料，世界上钻井年用量约150万t，我国为20万t以上，由于我国石油工业的发展对钻井液用膨润土需求量逐年增多，目前，国内高品位钻井液用膨润土产量远远供不应求，膨润土在石油钻井方面应用前景广阔。

CN101224894A公开了“一种高粘度有机膨润土的制备方法”，该方法通过对膨润土原矿进行钠化、提纯、水热合成、压滤脱水和粉碎干燥操作步骤后获得质量稳定、性能优良的高粘度有机膨润土，可直接应用于油漆、油墨、石油钻井泥浆和高分子聚合物等作为增稠悬浮、流变和防流挂剂。该制备方法工艺工作连续，稳定性好，能稳定钠化提纯产品的质量。但该方法在原矿钠化后采用水力旋流器与卧式螺旋离心机串联连接进行提纯操作，钠化改性半成品回收率不高，增加了工艺生产的复杂性，且该方法涉及水热合成步骤，对温度及溶液的酸碱性有一定的要求，工业可操作性不强，并增加了该产品生产的成本。

CN102965086A公开了“一种钻进泥浆用膨润土的制备方法”，该方法通过对钙基膨润土钠离子交换量分析，调节钠离子、堆积钠化、干燥、粉碎等操作步骤获得钻井泥浆用膨润土，能用于对海水及化工污染水的防水，能够阻挡海水和化工污染水。该制备方法虽然效果好，但在调节钠离子步骤较为繁琐，且工艺不连续，实际工业生产可操作性不强。

此外，现有钻井泥浆用膨润土在制备过程中采用行星轮碾机或双螺旋挤压机进行混合改性作用，但因轮碾机在工业生产中改性效果欠佳，双螺旋挤压机又因大多为等螺距，进料容易堆积，且可能因为在过程中加水不合适而出现挤出困难或挤压力不够，导致产品质量不稳定。

发明内容

本发明目的之一是克服现有技术的不足而提供的一种工艺简单、连续、操作性强、成本低廉，且质量稳定的钻井泥浆用膨润土制备方法。

本发明的另一个目的是为实现上述制备方法而提供一种钻井泥浆用膨润土制备装置。

本发明制备方法的目的是这样实现的：一种钻井泥浆用膨润土制备方法，包括晾晒除杂、破碎筛分、混碾改性、晾晒磨粉和包装工序，其特征在于：钙基膨润土原矿料经破碎筛分后，输送至混碾机与钠化剂、辅助添加剂和水进行充分混合碾压，再输送至挤压机挤压改性后，经蒙版挤压得半成品，再经晾晒磨粉包装得钻井泥浆用膨润土成品；所述经破碎筛分后的矿料输送至混碾机，加入钠化剂、辅助添加剂干混2分钟后，再加水混碾5～7分钟得混合物料，控制混合物料水分为24%～26%；所述经混碾后的混合物料输送至挤压机，经两段变距螺旋挤压改性后，再经蒙版挤压成圆柱状半成品；所述经挤压改性后的半成品自然晾晒至水分≤16.5%；所述晾晒磨粉后的成品粒径控制在0.15mm以下。

所述的钠化剂选用天然碱，加入量为矿料质量的5.0%～6.5%，辅助添加剂选用氧化镁和聚丙烯酰胺，加入量分别为矿料质量的1.0%～1.5%和0.3%～0.5%。

所述的天然碱的成分为碳酸钠50%、碳酸氢钠33%、硫酸钠14%、氯化钠3%。

所述的氧化镁为≥90%的工业氧化镁，聚丙烯酰胺为PAM886的阴离子聚丙烯酰胺。

本发明制备装置的目的是这样实现的：一种钻井泥浆用膨润土制备装置，包括固定料斗、破碎机、筛分机、升降料斗、混碾机和挤压机，其特征在于：第一皮带输送机的低端设置在固定料斗的出料口，高端设置在破碎机的进料口；第二皮带输送机的低端设置在破碎机的出料口，高端设置在筛分机的进料口；第三皮带输送机的低端设置在筛分机出料口，高端设置在升降料斗的进料口；第四皮带输送机的低端设置在混碾机的出料口，高端设置在挤压机的进料口，挤压机的出料口设置有蒙版。

所述的筛分机采用滚筒式筛分机，其筛网分为三段，第一段筛网和第二段筛网的筛孔设置为10mm，第三段筛网的筛孔设置为25mm。