本發明屬于鉆井液，具體涉及一種耐高溫鉆井液用有機土及其制備方法。

背景技術：

1、鉆井液是鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環流體總稱。不同的鉆井深度對于鉆井液性能的需求也不相同，這是因為由于井深的增加，井底處于高溫和高壓條件下，鉆進井段長而且有大段裸眼，還要鉆穿許多復雜地層，因此其作業條件比一般井要苛刻得多，于是對鉆井液的性能(特別是耐高溫性能)也提出了更高的要求。而有機土是油基鉆井液中使用最廣泛的流變控制劑，由于較好的親油性和大的層間距，有機土通過在基油中分散、膨脹來控制油基鉆井液的流變行為。目前，在實際鉆井作業中應用的有機土是通過對蒙脫石進行有機改性而得到的親油性膠體材料。而蒙脫土的基本結構單元由兩層硅氧四面體片層中間夾一層鋁氧八面體片層構成的2：1型層狀結構，為典型的型層狀桂酸鹽黏土礦物。蒙脫石結構中由于同晶置換而使其晶層帶一定量結構負電荷，為維持電中性，蒙脫土層間可以吸附等量的陽離子。常規有機土一般由蒙脫石經長鏈季銨鹽一次插層吸附改性而成，這類有機土在150℃以下評價時，膠體率高，提切增粘效果好，但是在超過180℃以后，性能明顯變差。季銨鹽與蒙脫土層間主要通過電荷相互作用連接，在高溫條件下吸附的長鏈季銨鹽改性劑容易分散脫附，從而導致有機土失效，因而嚴重影響鉆井液的整體性能。由此可見，有效提高有機土的耐高溫性能對于提高鉆井液的耐高溫性能有著至關重要的作用。

技術實現思路

1、本發明為了解決現有技術中耐高溫鉆井液用有機土的耐高溫性能較差的技術問題；提出了一種耐高溫鉆井液用有機土及其制備方法，以實現有機土耐高溫性能達200℃以上，同時在該溫度下具有較高的膠體率以及較好的增粘提切效果。

2、為達到上述目的，采用如下技術方案：

3、本發明一方面提供一種耐高溫鉆井液用有機土，按重量份計，包括如下組分：鈉基蒙脫土50-80份、凹凸棒土10-30份、長鏈季銨鹽10-30份、螯合劑5-15份。

4、進一步的，所述長鏈季銨鹽為n烷基三甲基氯化銨或n烷基三甲基溴化銨中的一種，其中n＝12-18。

5、進一步的，所述螯合劑為n烷基三甲基氯化膦或n烷基三甲基溴化膦中的一種，其中n＝(12、14或16)。

6、本發明另一方面提供一種耐高溫鉆井液用有機土的制備方法，包括如下步驟：

7、(1)按照重量份稱取鈉基蒙脫土、凹凸棒土、長鏈季銨鹽和螯合劑；

8、(2)將稱取的鈉基蒙脫土和凹凸棒土與水混合，并在75-85℃下攪拌8-15min后，加入稱取的長鏈季銨鹽，攪拌并調節ph至7-8后繼續攪拌0.5-2h，得一次插層混合液；

9、(3)將乙醇和稱取的螯合劑加入一次插層混合液中，并繼續在75-85℃下攪拌2h，得二次插層混合液；

10、(4)將二次插層混合液經降溫、過濾、洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到耐高溫鉆井液用有機土。

11、進一步的，所述步驟(2)中，按重量份計，鈉基蒙脫土、凹凸棒土與水的混合比例為(50-80)份：(10-30)份：(1000-1500)份。

12、進一步的，所述步驟(2)中，調節ph的溶液為鹽酸溶液。

13、進一步的，所述步驟(3)中，按重量份計，乙醇和螯合劑的加入量比例為(50-100)份：(5-15)份。

14、進一步的，所述步驟(4)中，洗滌過程為：采用去離子水反復洗滌，直至采用硝酸銀檢測上層清液至無白色沉淀即可。

15、進一步的，所述步驟(4)中，干燥溫度為80-100℃，干燥時間為8-12h。

16、進一步的，所述步驟(4)中，過篩采用的是200目篩。

17、本發明的有益效果是：

18、本發明通過采用蒙脫土與凹凸棒土進行復配作為改性原料以避免蒙脫土單一的層狀結構在高溫狀態下出現斷層從而影響有機土耐高溫性能，再通過采用長鏈季銨鹽作為一次插層劑以有效地進入蒙脫土層間，增大層間距，接著采用螯合劑作為二次插層劑以利用化學鍵連接相鄰兩層蒙脫土，同時進一步連接一次插層劑改性劑與蒙脫土以改善離子鍵易脫附的問題，進而獲得耐高溫鉆井液用有機土，該有機土耐高溫性能達200℃以上，同時有機土在該溫度下具有較高的膠體率以及較好的增粘提切效果。

技術特征：

1.一種耐高溫鉆井液用有機土，其特征在于：按重量份計，包括如下組分：鈉基蒙脫土50-80份、凹凸棒土10-30份、長鏈季銨鹽10-30份、螯合劑5-15份。

2.根據權利要求1所述的一種耐高溫鉆井液用有機土，其特征在于：所述長鏈季銨鹽為n烷基三甲基氯化銨或n烷基三甲基溴化銨中的一種，其中n＝12-18。

3.根據權利要求1所述的一種耐高溫鉆井液用有機土，其特征在于：所述螯合劑為n烷基三甲基氯化膦或n烷基三甲基溴化膦中的一種，其中n＝(12、14或16)。

4.一種耐高溫鉆井液用有機土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

5.根據權利要求4所述的一種耐高溫鉆井液用有機土的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，按重量份計，鈉基蒙脫土、凹凸棒土與水的混合比例為(50-80)份：(10-30)份：(1000-1500)份。

6.根據權利要求4所述的一種耐高溫鉆井液用有機土的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，調節ph的溶液為鹽酸溶液。

7.根據權利要求4所述的一種耐高溫鉆井液用有機土的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，按重量份計，乙醇和螯合劑的加入量比例為(50-100)份：(5-15)份。

8.根據權利要求4所述的一種耐高溫鉆井液用有機土的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中，洗滌過程為：采用去離子水反復洗滌，直至采用硝酸銀檢測上層清液至無白色沉淀即可。

9.根據權利要求4所述的一種耐高溫鉆井液用有機土的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中，干燥溫度為80-100℃，干燥時間為8-12h。

10.根據權利要求4所述的一種耐高溫鉆井液用有機土的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中，過篩采用的是200目篩。

技術總結
本發明公開了一種耐高溫鉆井液用有機土，按重量份計，包括如下組分：鈉基蒙脫土50?80份、凹凸棒土10?30份、長鏈季銨鹽10?30份、螯合劑5?15份。本發明通過采用蒙脫土與凹凸棒土進行復配作為改性原料以避免蒙脫土單一的層狀結構在高溫狀態下出現斷層從而影響有機土耐高溫性能，再通過采用長鏈季銨鹽作為一次插層劑以有效地進入蒙脫土層間，增大層間距，接著采用螯合劑作為二次插層劑以利用化學鍵連接相鄰兩層蒙脫土，同時進一步連接一次插層劑改性劑與蒙脫土以改善離子鍵易脫附的問題，進而獲得耐高溫鉆井液用有機土，該有機土耐高溫性能達200℃以上，同時有機土在該溫度下具有較高的膠體率以及較好的增粘提切效果。

技術研發人員：董天雷,彭潔,吳琳,賀健,殷惠琴
受保護的技術使用者：中國石油化工股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28