[发明专利]一种钻井用改性膨润土钻井液以及制备方法

说明书

本发明涉及一种钻井用改性膨润土钻井液以及制备方法，先将含有膨润土和光改性粉的原料进行多次的冻融循环搅拌，在低温下失水使其内部的分子连接强度进一步降低，降低后使得光改性粉与膨润土原料的混合更加充分，达到纳米级的接触，还可以在进行增粘等调节时提高调节效果；之后进一步使用阳光暴晒或者紫外光辐照的方式进行改性，可以对原料的表面电荷性质进行调节，从而使得在之后加入包括表面活性剂类的增粘剂、流型调节剂、pH调节剂等之后起浆快，成浆率好，裹沙能力强，滤失量低，稳定性更好；使用的光改性粉其制备方法为激光烧蚀法，制备过程中无任何其他原料引入，可以直接对金属或者其氧化物直接烧蚀得到产品，产率高，安全无污染，不影响对膨润土的改性，还可以适合其他工业应用。

技术领域

本发明涉及膨润土领域，尤其是涉及一种钻井用改性膨润土钻井液以及制备方法。

背景技术

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。由于具有特定的层状结构，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的存在，在水溶液中具有优良的分散性和悬浮性及粘结性，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，停止搅拌后会自行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。常用的膨润土改性方法有钠化改性法、酸改性法、焙烧改性法、盐改性法、有机改性法和无机柱撑改性法、无机/有机复合改性法等。

专利CN103482638A公开了一种有机膨润土的制造方法，包括以下步骤：1)打浆；2)沉浆；3)旋流除沙器进行除沙；4)卧式离心机进一步过滤固体杂质；5)通过碟片离心机进行液-液分离，得到浓缩的钠基蒙脱石浆液；6)含固量测定；7)加入纯碱；8)升温，加入硫酸调节pH值，保温；9)有机化覆盖反应：加入白油、十八烷基三甲基氯化铵；10)压干；11)烘干。

专利CN107777696A公开了一种有机膨润土的制备方法，将钙基膨润土用雷蒙机研磨至细度为100～325目，加入水进行打浆，加入碳酸钠混合均匀，陈化，得到钠基膨润土浆料；将钠基膨润土浆料和聚丙烯酰胺加入反应釜中，进行反应，压滤，然后转入改性机中，向改性机中加入邻苯二甲酸二丁酯和乳化剂，进行改性，烘干，加入到混炼机中，与二甲基十八烷基苄基氯化铵进行混炼，得到有机膨润土。

上述钻井液在制备后使用时一方面改性加入的试剂过多，甚至有的有毒，或危险性高；有的改性过程过于复杂。而且，在实际使用时由于膨润土本身与其他试剂的融合不好，难免在实际使用时，静止时间一长还是存在沉降和水离析的情况。

激光辐照和烧蚀加工是最近几年提出的高效率改性方法，其一方面安全无毒，可控性好，另一方面激光能量高，其对于材料的加工可以到达纳米及，而广泛的应用于制备各种胶体中。另外氧化锌和氧化钛是高效率光改性材料，尤其是纳米级的氧化锌和氧化钛其比表面积高，在吸收光之后可以直接导致电子转移从而调节其电荷特性。

发明内容

针对上述内容，为解决现有技术的问题，本申请一方面提供一种钻井用改性膨润土钻井液，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；