[发明专利]一种油基钻井液用有机土及其制备方法

说明书

本发明提供了一种油基钻井液用有机土及其制备方法。所述油基钻井液用有机土包括：长链有机硅季铵盐、硅酸镁锂、聚二甲基硅氧烷以及水。所述油基钻井液用有机土的制备方法包括以下步骤：将硅酸镁锂加入高速搅拌下的去离子水中，形成硅酸镁锂胶体溶液，静止水化得到充分吸水分散的硅酸镁锂；对充分吸水分散的硅酸镁锂升温至75～95℃，加入长链烷基有机硅季铵盐和聚二甲基硅氧烷，低速搅拌后，得到浆料；对浆料循环研磨、压滤分离、烘干、粉碎和过筛，得到油基钻井液用有机土。本发明原材料种类简单、来源广泛、生产操作简便，生产反应条件温和，便于规模化生产推广应用。

技术领域

本发明属于钻井液技术领域，具体来讲，涉及一种油基钻井液用有机土、一种油基钻井液用有机土的制备方法、一种油基钻井液和一种长链有机硅季铵盐用作油基钻井液用有机土改性剂的用途。

背景技术

钻井液是钻井过程中使用的循环冲洗介质，可分为水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液，而油基钻井液因其具有耐高温、抗盐侵蚀、润滑性好等优点，广泛应用于油田钻井过程。近年来随着作业井深不断提高，实钻温度超过220℃，最高已达260℃以上。

有机土在油基钻井液中作为一种流变性调节剂，具有提高钻井液粘度和切力，提高钻井液乳液稳定性的作用。目前，常规的油基钻井液用有机土在作业中普遍存在高温、超高温条件下增粘、悬浮能力变差的现象，有机土抗超温能力较差。在高温、超高温条件下，油基钻井液出现重晶石沉降、破乳电压降低、滤失量变大等。因为常规有机土一般由膨润土经普通长链季铵盐插层吸附改性而成，在高温、超高温条件下吸附在膨润土上的有机土改性剂分散高温脱附，从而导致有机土失效。

硅酸镁锂(又称，水辉石)是非金属复合纳米材料，无机矿物质，不被细菌、加热和机械剪切破坏分解。硅酸镁锂又可称为锂皂石，属于蒙脱土中的一种，具有2：1型层状晶体结构。它具有优良的亲水膨胀性和悬浮触变性，能在水中很好地分散，具有良好的吸附作用和安全性。但是，在有机溶剂中溶解性差，不能形成溶胶。

常规的油基钻井液有机土通常以钠膨润土为基材，经过常规长链季铵盐插层改性而成，例如公告号“CN103773324B”、“CN104017549B”、“CN101624515B”的中国发明专利公开的有机土，这类有机土在常温或者中低温下评价时，胶体率高，提切增粘效果好。但是在超过180℃以后，增粘悬浮效果降低，超过220℃以后，增粘悬浮效果明显变差。由于硅酸镁锂在水中优良的提切效果，近年来也有由硅酸镁锂进行改性而成的有机土，例如公告号“CN109179443A”、“CN110183596B”的中国发明专利公开的有机土，“CN109179443A”所述有机土由普通季铵盐二硬脂二甲基氯化铵经插层改性而成，但无法得知抗温性能，由于插层改性主要是靠静电吸附作用力，吸附力不够强，同类市售产品经评价后可知，当温度超过220℃以后，增粘悬浮效果也明显变差。而“CN110183596B”所述有机土采用复合改性而成，采用季铵盐、聚醚改性硅氧烷磷酸酯表面活性剂进行接触反应得到改性中间体。再经将中和度为60～85％的中和丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基十四烷磺酸进行混合，得到单体溶液；将分散剂溶解于有机相中制得油相溶液；将锂皂石改性中间体、单体溶液、交联剂和引发剂混合，然后在惰性氛围下，将所得混合物料与油相溶液进行反相悬浮聚合反应，得到复合改性锂皂石。所述产品能抗200℃高温，但是存在所需原料多、制备方法复杂，工艺繁琐，生产条件要求高等弊端。

此外，也有采用烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)盐甜菜碱改性的有机土，如公告号“CN103896295B”的中国发明专利公开的有机土，经改性的有机土提高了在白油中的成胶率，但是无法得知抗温性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明目的之一在于提供一种油基钻井液用有机土。本发明的另一目的在于提供一种油基钻井液用有机土的制备方法。本发明的又一目的在于提供一种油基钻井液。本发明的再一目的在于提供一种长链有机硅季铵盐用作油基钻井液用有机土改性剂的用途。