[发明专利]一种钻井用改性膨润土钻井液以及制备方法

权利要求书

1.一种钻井用改性膨润土钻井液，其特征在于，包括如下组分：膨润土、增粘剂、降滤失剂、流型调节剂、封堵剂、加重剂、光改性粉、pH调节剂、润滑剂以及为水；

增粘剂为黄原胶、氧化胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种；所述降滤失剂为磺甲基酚醛树脂、褐煤树脂一种或几种；所述流型调节剂为聚酰胺LH-OWA或者聚酰胺LH-ORM；所述加重剂为重晶石；所述光改性粉为纳米ZnO或者纳米TiO₂；所述pH调节剂为硫酸，聚乙烯醇，硅酸钠和碳酸钠的混合物；所述润滑剂为石墨粉末或者二氧化硅纳米微球。

2.根据权利要求1所述的钻井用改性膨润土钻井液，其特征在于：

按照重量计量，膨润土为5-8份、增粘剂2-3份、降滤失剂2-3份、流型调节剂3-5份、封堵剂2-5份、加重剂40-50份、光改性粉10-15份、pH调节剂5-8份、润滑剂1-2份以及水100份。

3.一种如权利要求1或2所述的钻井用改性膨润土钻井液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、原料混合搅拌

将膨润土、降滤失剂、封堵剂、润滑剂、加重剂和光改性粉先进行混合，混合后使用高速混合器搅拌混合1小时以上，然后将其加入等重量的水进行混合，混合后搅拌1小时以上；

步骤2、冷冻成型

将步骤1得到的混合物进行冷冻，冷冻温度-20℃，冷冻时间10小时；冷冻的产品在室温下敞口通风融化，待化冻后进行搅拌粉碎；

步骤3、光辐照改性

将步骤2的产物进行多次冻融循环，直至其含水量低于30％；然后将其平铺成厚度5cm以下置于阳光下保持含水量30-35％暴晒100小时以上，要求每隔10小时进行一次翻动,要求阳光平均功率密度大于30W/m²；或者用50小时以上的紫外激光辐照代替阳光暴晒，每隔5小时进行一次翻动；激光辐照时要求激光功率密度大于50W/m²，激光波长小于300nm，改性过程中含水量不足时加水补充；

步骤4、将步骤3改性后的产物加入增粘剂、流型调节剂、pH调节剂以及入水进行充分的混合，得到改性膨润土钻井液。

4.根据权利要求3所述的钻井用改性膨润土钻井液的制备方法，其特征在于：

光改性粉为纳米ZnO或者纳米TiO₂，其粒径小于200nm。

5.根据权利要求4所述的钻井用改性膨润土钻井液的制备方法，其特征在于：

光改性粉的制备方法如下：

步骤A、将工业氧化锌或者二氧化钛粉末加10倍体积的水混合，其中氧化锌和二氧化钛原料的纯度高于98％；

步骤B、将步骤A混合后的产物置于搅拌器中，使得其高速搅拌，然后将其置于红外脉冲激光下进行烧蚀制备，要求激光单脉冲能量大于100J/cm²,激光重复频率大于500Hz，烧蚀时间大于10小时，加工直至粒径小于200nm；

步骤C、将步骤B中的产物进行烘干。

6.根据权利要求4所述的钻井用改性膨润土钻井液的制备方法，其特征在于：

光改性粉的制备方法如下：

步骤A、将工业锌粉或者钛粉加15倍体积的水混合，其中锌粉和钛粉原料的纯度高于95％；

步骤B、将步骤A混合后的产物置于搅拌器中，使得其高速搅拌，然后将其置于红外脉冲激光下进行烧蚀制备，要求激光单脉冲能量大于100J/cm²,激光重复频率大于500Hz，烧蚀时间大于10小时，加工直至粒径小于200nm；烧蚀时保持水温低于30℃；

步骤C、将步骤B中的产物进行烘干。

7.根据权利要求5或6所述的钻井用改性膨润土钻井液的制备方法，其特征在于：

红外激光为二氧化碳激光器。