一种有机改性海泡石的制备方法以及该有机改性海泡石的应用技术

本发明专利技术公开了一种新型有机改性海泡石的制备方法，所述方法如下进行：先对海泡石原矿进行提纯，然后采用阳离子改性剂和阴离子改性剂进行改性，得到有机改性海泡石；其中，基于10重量份的纯化海泡石，阳离子改性剂的用量为1～2.5重量份，而采用的阴离子改性剂的摩尔量等于阳离子改性剂的摩尔量。本发明专利技术所述方法条件温和、不苛刻，易于实现，也易于大规模生产应用；得到的有机改性海泡石在有机体系(油相)中具有良好地分散性、良好的触变性和高粘度；并且，得到的有机改性海泡石具有抗高温性，即在高温的有机体系(油相)中具有结构稳定性，满足油基钻井液的使用要求。

The invention relates to a preparation method of a new organic modified sepiolite and the application of the organic modified sepiolite

The invention discloses a method for preparing a new type of organic modified sepiolite, the method is as follows: first, the crude sepiolite was purified, and then used the cationic modified agent and anion modifier, organic modified sepiolite; the purified sepiolite 10 weight parts based on cationic modification agent the dosage is 1 to 2.5 parts by weight, and the change of the molar amount of anionic agent is equal to the molar amount of cationic modified agent. The method of the invention has mild condition, not harsh, easy to implement, easy to large-scale production and application; the organic modified sepiolite in organic system (oil phase) has good dispersion of thixotropy and high viscosity, good; and the organic modified sepiolite has high temperature resistance, organic system at high temperature (oil phase) with structural stability, meet the requirements of using oil base drilling fluid.

【技术实现步骤摘要】
一种新型有机改性海泡石的制备方法以及该有机改性海泡石的应用
本专利技术涉及有机改性海泡石领域，尤其涉及有机改性海泡石的制备方法，特别地，涉及一种新型有机改性海泡石的制备方法以及该有机改性海泡石的应用。
技术介绍
海泡石是一种富镁硅酸盐矿物。其理论化学式为Mg8[Si2O30](OH)4·12H2O，水分子中有4个为结晶水，其余为沸石水。SiO2含量54-60％，MgO21-25％，并常含有少量铁、锰等元素。外观为土状或纤维状。硬度2-2.5，密度2.2g/cm3。干燥者可浮于水。颜色多变，一般为白、浅灰色，常见的还有浅红、淡黄，褐色等。斜方晶系；a0＝1.34nm，b0＝2.68nm，c0＝0.528nm，β＝90°；Z＝2。存在一维结构通道，通道横截面积0.37×1.64nm2，因而含较多的沸石水。海泡石的储量和品位都比较低，但是由于其特殊的结构和性质，引起了广泛的关注。海泡石的主要性质有：(1)高比表面积，外部和内部比较面积分别可达400m2/g和500m2/g；(2)具有一定的阳离子交换性，阳离子交换容量为20～45mmol/100g；(3)吸附性；(4)催化性；(5)流变性。基于以上性质，海泡石主要应用于三个方面：(1)吸附材料，吸附剂、脱色剂、净化剂、澄清剂、过滤剂、杀虫剂、饲料添加剂、刺激剂及食品的保护剂、药物载体等；(2)催化剂及催化剂载体材料；(3)流变材料。作钻井优质抗盐泥浆材料的增稠剂、悬浮剂、触变剂、粘结剂，也可用于化妆品、涂料、涂层、饲料、肥料等，还常作为石棉代替材料。因海泡石具有纤维状特点，在水中形成交织针状的集团，并扩散形成毛毡结构的悬浮体，使其在水基泥浆中具有优异的抗盐性能、触变性能和热稳定性能。但随着油气工程的发展，面对高温高压深井、大斜度钻井和水平井等复杂钻井，水基钻井液已经无法满足钻探工程的需求。油基钻井液因其在机械转速、抑制性、稳定井壁、润滑性和热稳定性等方面的突出表现而应用于复杂的钻井工程，这为有机粘土的开发和应用提供了机会和市场。目前，油基钻井液中存在着几个技术瓶颈：(1)高密度钻井液的悬浮性和流变性的优化；(2)抗高温性。在高温高压深井中必须使用较高密度的钻井液，钻井液除了悬浮钻屑以外，还需要悬浮大量的加重材料(如重晶石)。这对有机钻井泥浆用有机粘土产品性能提出了更高的要求。关于有机海泡石制备和应用研究已有报道，但其研究主要集中在聚合物/海泡石复合材料、有机废水处理以及催化剂领域用的有机海泡石，该类有机海泡石的性能不能满足油基钻井泥浆的要求。关于海泡石用于钻井液有学者做了相关研究。在报道“王松，胡三清，秦绍印，唐金龙.高温高密度钻井液完井液体系室内研究[J].河南石油，2003，17(2):46-48.”中，江汉石油学院的王松等人选用湖南产海泡石模拟盐水配制基浆，其配方组成为：海泡石+MgCl2+NaHCO3+Na2SO4+CaCl2+NaCl+KCl+H2O。添加多种抗高温处理剂而复配成了具有较好热稳定性(抗温180℃)、抗盐性(20％)、抗钙性(3％)以及良好的流变性的钻井液体系。桂林工程学院的杨光华用湖南永和海泡石进行钻井泥浆试验，发现用NaOH将其悬浮液的pH值调节到9～10，可大幅提高粘度。在南海油田进行的钻井试验中，成功地用该粘土代替不适宜用海水造浆的膨润土配制优质稠泥浆和阳离子泥浆，钻进了2730m。如：杨光华，浏阳永和海泡石在海洋钻井泥浆中的应用.1997,16(3):205-208；杨光华,湖南永和海泡石的钻井泥浆试验.1999,19(2):135-139.中国石油大学的王富华等人针对室内配置的水基钻井液考察了配浆土的种类及配比、自制高温护胶剂GHJ-1加量以及钻井液浓度对水基钻井液粘度、切力等流变参数的影响，另外还考察了钻井液老化温度和老化时间的影响。关于油基钻井液用的有机海泡石的制备和应用研究鲜见报道，大部分是用海泡石未经改性直接造浆。目前国内外研究报道的有机海泡石主要是以十六烷基三甲基铵盐以及低碳链的季铵盐为有机改性剂，所得有机海泡石在有机体系(油相)中表现出良好的分散性和吸附性。但该类有机海泡石不能满足油基钻井液的使用要求，油基钻井液不仅要求有机海泡石在有机体系(油相)中有良好的分散特性，同时还要求在高温的油基体系中有机海泡石的结构稳定，并能形成稳定的网络结构，保持良好的触变性和粘度。因此，为了克服现有技术中的不足，特别是为了解决单纯的使用未改性的海泡石时不得不添加各种助剂和抗高温处理剂等的缺点；以及使用季铵盐为有机改性剂制备的有机海泡石不满足油基钻井液的使用要求的现状。因此，亟待提出一种有机改性海泡石的新方法、新工艺，从而获得抗盐抗高温性能优异的高粘度有机海泡石。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，依次采用阳离子改性剂和阴离子改性对海泡石进行有机改性，其中，得到的有机改性海泡石在油相中不仅具有较好的分散性、较高的粘度，而且在高温下结构稳定，具有良好的抗高温性能，适用于油基钻井液的应用中，从而完成本专利技术。本发提供了一种制备有机改性海泡石的方法，具体体现在以下方面：(1)一种新型有机改性海泡石的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：步骤1、对海泡石原矿进行提纯，得到纯化海泡石；步骤2、对纯化海泡石进行有机改性，得到有机改性海泡石。(2)根据上述(1)所述的方法，其中，步骤1包括以下子步骤:步骤1.1、将海泡石原矿进行粉碎，过筛，得到海泡石原矿粉；步骤1.2、将海泡石原矿粉和水混合，然后加入分散剂，浸泡，得到海泡石原矿粉的悬浮液；步骤1.3、对步骤1.2的悬浮液进行搅拌，然后静置；步骤1.4、取步骤1.3静置后的上层悬浊液，离心分离，然后依次经过干燥、粉碎和研磨过筛，得到纯化海泡石。(3)根据上述(1)或(2)所述的方法，其中，在步骤2中，依次采用阳离子改性剂和阴离子改性剂对纯化海泡石进行改性。(4)根据上述(3)所述的方法，步骤2包括以下子步骤：步骤2.1、将纯化海泡石与水混合，得到悬浮液；步骤2.2、向上述悬浮液内加入阳离子改性剂，搅拌；步骤2.3、再加入阴离子改性剂，搅拌；步骤2.4、进行离心分离取沉淀，然后依次干燥、粉碎，得到有机改性海泡石。(5)根据上述(4)所述的方法，其中，在步骤2.1中，基于10重量份的纯化海泡石，水的用量为300～500重量份，优选为350～450重量份，更优选为400重量份。(6)根据上述()或(5)所述的方法，其中，在步骤2.2中，所述阳离子改性剂选自十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(HTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基溴化铵(STAB)中的一种或几种，优选选自十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基溴化铵(STAB)中的一种或几种，更优选为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，优选地，基于10重量份的纯化海泡石，阳离子改性剂的用量为1～2.5重量份，优选为1.5～2.5重量份，更优选为2重量份。(7)根据上述(4)至(6)之一所述的方法，其中，所述阴离子改性剂选自十二烷基硫酸钠和/或十六烷基硫酸钠，优选为十六烷基硫酸钠；和/或基于重量份的纯化海泡石，阴离子改性剂的用量为1～2.5重量份，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型有机改性海泡石的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、对海泡石原矿进行提纯，得到纯化海泡石；步骤2、对纯化海泡石进行有机改性，得到有机改性海泡石。

【技术特征摘要】
1.一种新型有机改性海泡石的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、对海泡石原矿进行提纯，得到纯化海泡石；步骤2、对纯化海泡石进行有机改性，得到有机改性海泡石。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括以下子步骤:步骤1.1、将海泡石原矿进行粉碎，过筛，得到海泡石原矿粉；步骤1.2、将海泡石原矿粉和水混合，然后加入分散剂，浸泡，得到海泡石原矿粉的悬浮液；步骤1.3、对步骤1.2的悬浮液进行搅拌，然后静置；步骤1.4、取步骤1.3静置后的上层悬浊液，离心分离，然后依次经过干燥、粉碎和研磨过筛，得到纯化海泡石。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤2中，依次采用阳离子改性剂和阴离子改性剂对纯化海泡石进行改性。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2包括以下子步骤：步骤2.1、将纯化海泡石与水混合，得到悬浮液；步骤2.2、向上述悬浮液内加入阳离子改性剂，搅拌；步骤2.3、再加入阴离子改性剂，搅拌；步骤2.4、进行离心分离取沉淀，然后依次干燥、粉碎，得到有机改性海泡石。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤2.1中，基于10重量份的纯化海泡石，水的用量为300～500重量份，优选为350～450重量份，更优选为400重量份。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤2.2中，所述阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖立兵，龚志金，张泽朋，吕国诚，梅乐夫，欧阳东红，刘卫湘，谭建杰，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，湘潭海泡石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11