一种改性重晶石及其制备方法与应用和合成基钻井液技术

本发明专利技术提供了一种改性重晶石及其制备方法与应用和合成基钻井液，所述改性重晶石是利用植物多酚和具有长链烷基基团的表面活性剂对重晶石进行表面疏水改性后制得，改性重晶石的表面通过配位络合作用和/或静电吸引作用连接有多羟基多苯环结构和长链烷基基团。本发明专利技术利用植物多酚和具有长链烷基基团的表面活性剂对重晶石进行表面疏水改性，提高了重晶石表面的疏水性，增加了重晶石与合成基钻井液中有机化合物之间的相容性，使其可以更好地悬浮于合成基钻井液当中，具有优异的分散能力和抗沉降能力，同时包含该改性重晶石的合成基钻井液体系还具有优异的抗温性能。体系还具有优异的抗温性能。体系还具有优异的抗温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改性重晶石及其制备方法与应用和合成基钻井液


[0001]本专利技术涉及一种改性重晶石及其制备方法与应用和合成基钻井液，属于油田开采


技术介绍

[0002]随着油气资源钻采力度增加，油气埋藏深，储层温度高，钻采难度增大，对钻井液技术提出一系列挑战。钻井液是钻井、打孔过程中孔内循环冲洗的介质，在油气井钻进过程中起着关键作用，同时也是产生污染的根本因素。钻井液的组成中有许多含有一定毒性的化学处理剂，且产生于地层的岩屑对生态环境的影响也是难以恢复的。加重材料是钻井液体系中分散相的主要成分，在高温高压状态下，难分散易沉降，导致钻井液因密度不足而难以控制地层压力，造成井控困难。重晶石来源广泛、生产成本低，是高密度钻井液中最常见的一种加重材料，具有密度大、化学性质稳定等特点。作为一种无机材料，重晶石与有机处理剂因化学结构和物理形态差异大等原因，难以分散均匀，易从悬浮体中沉降下来，导致钻井液体系的流变性和沉降稳定性降低，可能引发各种钻井难题。
[0003]为提高重晶石在合成基钻井液中的悬浮能力，可以对亲水的重晶石进行疏水改性，常用的化学方法是使表面活性剂在重晶石表面形成吸附层，降低表面能和表面极性，以此提高其与有机物之间的分散性和相容性。但此方法工艺复杂，反应过程不易控制，且多数表面活性剂成本高，具有一定的毒性和污染性，因此寻找一种安全可降解的天然植物改性剂具有重要的意义。
[0004]因此，提供一种新型的改性重晶石及其制备方法与应用和合成基钻井液以解决无机材料重晶石加重剂的难分散易沉降问题，构建起合成基钻井液基液、有机处理剂、重晶石三者之间的分子作用力已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种改性重晶石。
[0006]本专利技术的另一个目的还在于提供以上所述改性重晶石的制备方法。
[0007]本专利技术的又一个目的还在于提供以上所述改性重晶石在油气开采钻井作业中的应用。
[0008]本专利技术的再一个目的还在于提供一种合成基钻井液，其包含以上所述改性重晶石。
[0009]为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种改性重晶石，其中，所述改性重晶石是利用植物多酚和具有长链烷基基团的表面活性剂对重晶石进行表面疏水改性后制得，改性重晶石的表面通过配位络合作用和/或静电吸引作用连接有多羟基多苯环结构和长链烷基基团。
[0010]作为本专利技术以上所述改性重晶石的一具体实施方式，其中，所述植物多酚包括单宁酸、没食子酸、腐殖酸钠及植酸等中的一种或者几种的组合。在本专利技术的一些实施例中，
所述单宁酸例如可以为落叶松单宁或黑荆树单宁等。
[0011]植物多酚资源是重要的林业特色生物质资源，来源丰富、价格低廉、生物相容性好、易降解，多含有环状骨架，为结构稳定的含碳有机物质，且通常含有双键、羟基和羧酸等多化学修饰位点结构优势。本专利技术通过植物多酚和具有长链烷基基团的表面活性剂对重晶石进行表面疏水改性，可提高重晶石在合成基钻井液体系中的分散性和抗沉降性能，从而使其能够更好地应用于深层油气开采。
[0012]作为本专利技术以上所述改性重晶石的一具体实施方式，其中，所述具有长链烷基基团的表面活性剂中的长链烷基的碳数为6
‑
18。
[0013]作为本专利技术以上所述改性重晶石的一具体实施方式，其中，所述具有长链烷基基团的表面活性剂包括季铵盐类表面活性剂和/或有机胺类表面活性剂等。
[0014]作为本专利技术以上所述改性重晶石的一具体实施方式，其中，所述季铵盐类表面活性剂包括十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵等中的一种或者几种的组合。
[0015]作为本专利技术以上所述改性重晶石的一具体实施方式，其中，所述有机胺类表面活性剂包括己二胺和/或辛二胺等。
[0016]作为本专利技术以上所述改性重晶石的一具体实施方式，其中，所述表面疏水改性的条件包括：温度为40
‑
80℃，pH值为8
‑
10，优选地，温度为50℃，pH值为8.5。
[0017]另一方面，本专利技术还提供了以上所述改性重晶石的制备方法，其中，所述制备方法包括：
[0018]步骤一：将重晶石和植物多酚于去离子水中分散均匀，得到重晶石和植物多酚的混合溶液；
[0019]步骤二：于加热条件下，向所述重晶石和植物多酚的混合溶液中加入具有长链烷基基团的表面活性剂后将体系调节为碱性，以对重晶石进行表面疏水改性；
[0020]步骤三：对步骤二所得溶液进行离心和洗涤，再对所得沉淀物进行干燥和研磨，得到所述改性重晶石。
[0021]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，所述重晶石、所述植物多酚和所述具有长链烷基基团的表面活性剂的质量比为20
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30:1
‑
3:1
‑
2。
[0022]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤二中，加热的温度为40
‑
80℃，加入pH调节剂将体系pH值调节为8
‑
10，表面疏水改性的时间为2
‑
5h；优选地，优选地，加热的温度为50℃，加入pH调节剂将体系pH值调节为8.5，表面疏水改性的时间为4h。
[0023]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，所述pH调节剂包括氢氧化钠溶液等。
[0024]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，所述洗涤为使用去离子水和无水乙醇进行交替洗涤。本专利技术对去离子水和无水乙醇交替洗涤的次数不做具体要求，可根据现场实际作业需要进行合理调整。例如在本专利技术的一些实施例中，可使用去离子水和无水乙醇进行三次交替洗涤。
[0025]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，所述干燥为60
‑
80℃干燥12
‑
24h，优选地，所述干燥为70℃干燥24h。
[0026]又一方面，本专利技术还提供了以上所述改性重晶石在油气开采钻井作业中的应用。
[0027]作为本专利技术以上所述应用的一具体实施方式，其中，所述油气开采钻井作业为深层油气开采钻井作业。
[0028]再一方面，本专利技术还提供了一种合成基钻井液，其中，所述合成基钻井液包含以上所述改性重晶石。本专利技术提供的合成基钻井液体系具有优异的流变性、沉降稳定性和抗温性能。另，本专利技术对合成基钻井液中使用的基液、有机处理剂等不做具体要求，可根据现场实际作业需要进行合理选择/调整。
[0029]与现有技术相比，本专利技术所能达成的有益技术效果包括：
[0030]1)本专利技术以植物多酚和具有长链烷基基团的表面活性剂作为改性剂对重晶石进行表面疏水改性，植物多酚中的大量酚羟基能够与重晶石表面的游离阳离子(金属离子等)形成稳固的配位络合作用，从而于重晶石的表面引入多羟基多苯环结构，即相当于在重晶石的表面形成包覆层，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性重晶石，其特征在于，所述改性重晶石是利用植物多酚和具有长链烷基基团的表面活性剂对重晶石进行表面疏水改性后制得，改性重晶石的表面通过配位络合作用和/或静电吸引作用连接有多羟基多苯环结构和长链烷基基团。2.根据权利要求1所述的改性重晶石，其特征在于，所述植物多酚包括单宁酸、没食子酸、腐殖酸钠及植酸中的一种或者几种的组合。3.根据权利要求1所述的改性重晶石，其特征在于，所述具有长链烷基基团的表面活性剂中的长链烷基的碳数为6
‑
18。4.根据权利要求3所述的改性重晶石，其特征在于，所述具有长链烷基基团的表面活性剂包括季铵盐类表面活性剂和/或有机胺类表面活性剂。5.根据权利要求4所述的改性重晶石，其特征在于，所述季铵盐类表面活性剂包括十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵中的一种或者几种的组合。6.根据权利要求4所述的改性重晶石，其特征在于，所述有机胺类表面活性剂包括己二胺和/或辛二胺。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的改性重晶石，其特征在于，所述表面疏水改性的条件包括：温度为40
‑
80℃，pH值为8
‑
10。8.权利要求1
‑
7任一项所述改性重晶石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤一：将重晶石和植物多酚于去离子水中分散均匀，得到重晶石和植物多酚的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茂功，程荣超，杨小芳，韩春蕊，王伟，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：