[发明专利]抗高温人造粘土及其制备方法和水基钻井液

说明书

本发明涉及钻探领域，公开了一种抗高温人造粘土及其制备方法和水基钻井液，该制备方法包括：在水热反应的条件下，将金属镁化合物、金属锂化合物、硅化合物和水混合进行水热反应。本发明的抗高温人造粘土在水溶液中分散后具有纳米级的粒径，并且，含有该抗高温人造粘土的水基钻井液在200℃以上高温条件下不会发生絮凝，能够适用于超高温条件(＞200℃)下的钻探。

技术领域

本发明涉及钻探领域，具体涉及一种抗高温人造粘土及其制备方法，以及含有该抗高温人造粘土的水基钻井液。

背景技术

大陆科学钻探是人类获取地球内部信息最有效、最直观的方法。通过钻井对岩石圈进行直接取样和观测,可以了解和认识大洋及大陆的板块运动、地震活动、火山作用、深部资源、生命起源以及全球环境与气候变化,进而可以解决人类面临的资源、灾害以及环境等一系列重大基础科学问题。

我国未来深部大陆科学钻探深度为12000m-13000m，井底温度将达到250-400℃，钻井液将面临超高温(＞200℃)环境。超高温环境严重影响钻井液性能，引起钻井液流变性、滤失性、沉降稳定性等一系列性能变差，从而导致井塌、卡钻、井喷等钻井事故。虽然油基钻井液在抗高温、抑制、润滑等方面比水基钻井液有优势，但是，由于环境污染严重，现场应用受到限制。

目前，国内外的水基钻井液抗温能力绝大多数小于220℃，现有钻井液粘土不能够承受超高温条件。超高温条件下，钻井液配浆粘土(如膨润土、高岭土、凹凸棒石等)同时发生高温分散、高温聚结和高温钝化(高温去水化)作用，温度越高配浆粘土的高温稳定性越差，甚至导致高温固化。当钻井液中的黏土含量超过它的高温容量限时，高温作用会使得钻井液发生胶凝现象。在由于高温聚结作用形成凝胶的期间，凝胶的网架结构中所包含的多数黏土微粒的边、面联结部位发生类似水泥浆硬化现象的表面钝化反应，这种情况使得网架结构的连接部分发生强化，从而导致高温固化现象。高温固化是钻井液中黏土微粒含量达到一定值后，其高温分散、聚结以及高温表面钝化作用的综合结果。

因此，需要研制新型的配浆粘土，来解决超高温条件下钻井液配浆粘土失效的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的钻井液配浆粘土在超高温条件下絮凝严重的问题，提供一种抗高温人造粘土及其制备方法和水基钻井液。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种抗高温人造粘土的制备方法，其中，该制备方法包括：在水热反应的条件下，将金属镁化合物、金属锂化合物、硅化合物和水混合进行水热反应。

本发明第二方面提供由上述制备方法得到的抗高温人造粘土。

本发明第三方面提供一种水基钻井液，其中，该水基钻井液中含有本发明所述的抗高温人造粘土。

本发明的抗高温人造粘土在水溶液中分散后具有纳米级的粒径，并且，含有该人造粘土的水基钻井液在200℃以上高温条件下不会发生絮凝和固化，能够适用于超高温条件(＞200℃)下的钻探。

附图说明

图1是本发明实施例1的抗高温人造粘土在水溶液中的粒径分布图；

图2是本发明测试例1的钻井液基浆在20℃下的剪切速率与粘度的关系曲线图；

图3是本发明测试例1的钻井液基浆的表观粘度随温度的变化曲线图；

图4是本发明对比测试例1的钻井液基浆的表观粘度随温度的变化曲线图。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。