[发明专利]钻井用膨润土原料配方及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膨润土原料配方及生产方法，尤其涉及一种润滑效果和薄膜成型效果更好的钻井用膨润土原料配方及生产方法，属于膨润土的生产领域。

背景技术

膨润土是一种以蒙脱石为主要组分的粘土类矿物，具有强烈的吸水性，能吸收相当于本身体积8倍的水，体积膨胀10～30倍，在水溶液中呈悬浮和胶凝状态。在进行油、气钻井等项工作时，要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压。膨润土分散性好、出浆量大，因此是制造钻井泥浆的理想材料。用作钻井泥浆的膨润土，最重要的技术要求是悬浮性质、湿筛分析和水分含量。 膨润土在钻井中的重要作用，使它的用量非常大。据了解，平均每采一口井，大约使用膨润土８吨。

目前的钻井用膨润土，有钙基膨润土，也有钙纳膨润土，以钙纳膨润土的效果为佳，但由于其生产原料（钙基土和碱粉）的配方不是很理想，而且没有加入其它更加有效的辅助化学制剂，所以其润滑效果和薄膜成型效果还不是很理想。而对于钻井行业来说，在润滑效果和薄膜成型效果方面的任何一个小的进步都将产生重大的意义，其对于钻井的速度、效率和工程质量都有很大的推进作用。

发明内容

本发明的目的就在于针对目前钻井用膨润土的不足而提供一种润滑效果和薄膜成型效果更好的钻井用膨润土原料配方及生产方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明的钻井用膨润土原料配方中，各原料及质量百分比如下：钙基土92—96%，碱粉2—5%，羧甲基纤维素0.5—1.5%，聚丙酰胺1—1.5%。

羧甲基纤维素，是纤维素的羧甲基团取代产物。根据其分子量或取代程度，可以是完全溶解的或不可溶的多聚体，后者可作为弱酸型阳离子交换剂，用以分离中性或碱性蛋白质等。羧甲基纤维素可形成高粘度的胶体、溶液、有粘着、增稠、流动、乳化分散、赋形、保水、保护胶体、薄膜成型、耐酸、耐盐、悬浊等特性，且生理无害，因此在食品、医药、日化、石油、造纸、纺织、建筑等领域生产中得到广泛应用。 

羧甲基纤维素和碱粉发生反应可得到羧甲基纤维素钠（CMC），在钻井中，CMC有以下作用：①含CMC的泥浆能使井壁形成薄而坚、渗透性低的滤饼，使失水量降低；②在泥浆中加入CMC后，能使钻机得到低的初切力，使泥浆易于放出裹在里面的气体，同时把碎物很快弃于泥坑中；③钻井泥浆和其它悬浮分散体一样，具有一定的存在期，加入CMC后能使它稳定而延长存在期；④含有CMC的泥浆，很少受霉菌影响，因此，毋须维持很高的PH值，也不必使用防腐剂；⑤含CMC作钻井泥浆洗井液处理剂，可抗各种可溶性盐类的污染；⑥含CMC的泥浆，稳定性良好，即使温度在150℃以上仍能降低失水。

聚丙酰胺具有防止水窜、降低摩阻、提高采收率的作用，可进一步提高钻头工作效率。

具体地，各原料及质量百分比如下：钙基土94.8%，碱粉3%，羧甲基纤维素1%，聚丙酰胺1.2%。

各原料及质量百分比还可以如下：钙基土92%，碱粉5%，羧甲基纤维素1.5%，聚丙酰胺1.5%。

各原料及质量百分比还可以如下：钙基土96%，碱粉2%，羧甲基纤维素1%，聚丙酰胺1%。

各原料及质量百分比还可以如下：钙基土94%，碱粉3%，羧甲基纤维素1.5%，聚丙酰胺1.5%。

本发明中的钻井用膨润土的生产方法，其加工流程为：钙基土原矿→粉碎→对辊→给料→加水搅拌→加入碱粉、羧甲基纤维素、聚丙酰胺搅拌→反应后堆放一星期至半月→烘干→磨细→过筛。

在所述烘干流程中，烘干后水分控制在13%以内。

本发明的有益效果在于：

用本发明所生产的膨润土用于石油地质钻探以及电站、水库大坝防渗透及城市顶管施工等，能更好地润滑钻杆、钻头，带走岩屑，形成强而薄且不透水的泥浆壁，可进一步提高工程质量、加快工作速度、提高效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体说明：

实施例1：

取钙基土94.8千克、碱粉3千克、羧甲基纤维素1千克、聚丙酰胺1.2千克备用；将94.8千克钙基土在粉碎机中粉碎，并转入对辊机进行对辊处理，然后通过箱式给料机将颗粒钙基土加入搅拌机中，加水搅拌，然后向搅拌机内加入3千克碱粉、1千克羧甲基纤维素、1.2千克聚丙酰胺，待其充分反应后，取出并堆放一星期至半月，然后烘干，最后用雷磨机磨细并过筛，即得钻井用膨润土成品。

通过检验，各指标性能达标，具体如下：