最新钻井液用重晶石微粉及其浓缩液的制备方法

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钻井液用重晶石微粉及其浓缩液的制备方法

[0001] 本发明涉及钻井技术领域,特别涉及钻井液用重晶石微粉的制备方法。

[0002] 在钻杆钻进地层时,钻井液可平衡地层孔隙压力防止地层坍塌。由于各油气田的 地层孔隙压力不同,因此用于调节地层孔隙压力用的钻井液的密度也需要不同。
[0003] 目前,在钻井领域常采用重晶石作为加重剂来配置不同密度的钻井液。
[0004] 在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:在窄安全密度 窗口下,即地层破裂压力与地层孔隙压力相关不大的情况下,为了有效控制当量循环密度, 需要将钻井液流变性调控到足够低,因此需要大大减小钻井液的粘度,钻井液的粘度减小 易导致重晶石沉降。



[0005] 为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种钻井液用重晶石微粉及其浓 缩液的制备方法。所述技术方案如下:
[0006] -方面,提供了一种钻井液用重晶石微粉的制备方法,所述方法包括:
[0007] 量取重晶石粉和表面改性材料,所述重晶石粉和所述表面改性材料的体积比为 100:0. 5 ~3. 5;
[0008] 将量取的所述重晶石粉和所述表面改性材料倒入球磨机中,并加入无水乙醇,搅 拌均匀,得混合物;
[0009] 将所述混合物在1000~1500转/分钟下,研磨4-6小时,得所述重晶石微粉。
[0010] 优选,所述表面改性材料为硬脂酸。
[0011] 优选,所述重晶石粉和所述表面改性材料的体积比为1〇〇: 2,所述重晶石粉和所述 无水乙醇的体积比为100:0. 8-2. 0。
[0012] 优选,所述重晶石粉为API标准的重晶石粉。
[0013] 另一方面,一种钻井液用重晶石微粉浓缩液的制备方法,所述方法包括:
[0014] 量取重晶石粉和表面改性材料,所述重晶石粉和所述表面改性材料的体积比为 100:0. 5 ~3. 5;
[0015] 将量取的所述重晶石粉和所述表面改性材料倒入球磨机中,加入液体介质搅拌均 匀,得混合物;
[0016] 将所述混合物在1000~1500转/分钟下,研磨2-4小时,得所述重晶石微粉浓缩 液。
[0017] 优选,所述表面改性材料为两性离子聚合物降粘剂和/或磺化褐煤树脂,所述液 体介质为水。
[0018] 优选,所述表面改性材料为硬脂酸、十二烷基二甲基苄基氯化铵和含锚基分散剂 中的至少一种,所述液体介质为白油。
[0019] 优选,所述重晶石粉和所述表面改性材料的体积比为100:2。
[0020] 优选,所述重晶石粉为API标准的重晶石粉。
[0021] 优选,加入的所述液体介质的体积为所述重晶石粉体积的0.5~4. 5倍。
[0022] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:本发明实施例通过在重晶石 粉研磨过程中加入表面改性材料及无水乙醇,通过表面改性材料和无水乙醇的配合协同作 用,能够将重晶石粉分散地更加均匀,防止了重晶石粉在研磨过程中团聚和沉降,从而制备 出粒径小于10Um的重晶石微粉。重晶石微粉的粒径越小,用于钻井液时,悬浮在钻井液中 所需要的剪切力就越小,即需要的钻井液粘度越低,从而能更好的均匀分散在钻井液中,降 低了钻井液在动态或静态时重晶石沉降的风险。

[0023] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0024] 1、本发明实施例中所用到的化学试剂及仪器:
[0025] 重晶石粉购买自广州胜荣创新有限责任公司,为200目API标准重晶石粉;
[0026] 硬脂酸及两性离子聚合物降粘剂购买自山东聚鑫化工有限公司,其中两性离子聚 合物降粘剂为XY-27;
[0027] 磺化褐煤树脂、十二烷基二甲基苄基氯化铵及白油购买自大港油田集团油田化学 有限公司,其中磺化褐煤树脂为SPNH,白油为5#白油;
[0028] 含锚基分散剂购自广州凯奇实业有限公司。
[0029] 2、所用球磨机为WL-Ia型号,购买自天津日晟久源仪器设备有限公司。
[0030] 3、本发明实施例提供的制备方法介绍如下:
[0031] 方法1、一种钻井液用重晶石微粉的制备方法,所述方法包括:
[0032] 步骤101:量取重晶石粉、表面改性材料和无水乙醇,所述重晶石粉和所述 表面改性材料的体积比为100:0. 5~3. 5,所述重晶石粉和所述无水乙醇的体积比为 100:0. 8-2. 0 ;
[0033] 无水乙醇会吸附到重晶石粉的表面,使其表面吉布斯自由能降低,进而有效地抑 制晶体的生长,从而达到对重晶石粉体分散的效果。而且,由于无水乙醇具有较强的挥发 性,在球磨过程中,其会逐渐挥发至在重晶石粉内的含量为〇,即起到了分散重晶石粉的效 果,又不会在重晶石粉内引入不必要的物质,且无需专门的工艺来去除,使得在其与表面改 性材料的协同作用下,重晶石粉得到高度分散,研磨成为粒径小于10Um的粉体。例如,该 粒径可为9ym、7ym_5ym之间。
[0034] 优选,所述表面改性材料为硬脂酸;
[0035] 优选,所述重晶石粉为API标准的重晶石粉,以保证硫酸钡的纯度大于95%。
[0036] 步骤102:将量取的所述重晶石粉和所述表面改性材料倒入球磨机中,搅拌均匀, 得混合物;
[0037] 步骤103:将所述混合物在1000~1500转/分钟下,研磨4-6小时,得所述重晶 石微粉。
[0038] 方法2、一种钻井液用重晶石微粉浓缩液的制备方法,所述方法包括:
[0039] 步骤201:量取重晶石粉和表面改性材料,所述重晶石粉和所述表面改性材料的 体积比为100:0. 5~3. 5 ;
[0040] 步骤202:将量取的所述重晶石粉和所述表面改性材料倒入球磨机中,加入液体 介质搅拌均匀,得混合物;
[0041] 优选,所述液体介质为水,所述表面改性材料为两性离子聚合物降粘剂或磺化褐 煤树脂;所述液体介质为白油,所述表面改性材料为硬脂酸、十二烷基二甲基苄基氯化铵和 含锚基分散剂中的至少一种。其中,液体介质可以根据钻井液的性质选择,油基钻井液选 择白油,水基钻井液选择水,液体介质的用量可以根据需要添加,为了增加研磨效率,加入 的所述液体介质的体积为所述重晶石粉体积的0. 5~4. 5倍。
[0042] 优选,所述重晶石粉为API标准的重晶石粉。步骤203:将所述混合物在1000~ 1500转/分钟下,研磨2-4小时,得所述重晶石微粉浓缩液。
[0043] 为了将重晶石微粉分散的更加均匀,在制备重晶石微粉浓缩液时,对步骤202中 的混合物进行超声分散能够达到有效分散重晶石微粉的目的,利于制备得到粒径更小的重 晶石微粉。
[0044] 4、本发明实施例提供的重晶石微粉及重晶石微粉浓缩液的使用方法:
[0045] ( 1)重晶石微粉的使用方法:与API重晶石加重方法一样。
[0046] (2)重晶石微粉浓缩液的使用方法:以浓缩液直接配置钻井液,在其中补充相关的 钻井液处理剂即可,可以适当减少增粘剂和提切剂的量。
[0047] 实施例1~3
[0048] 按上述方法1制备重晶石微粉,其中各工艺参数如表1所示。
[0049] 表1实施例1~3具体参数及所得重晶石微粉的粒径

1. 一种钻井液用重晶石微粉的制备方法,其特征在于,所述方法包括: 量取重晶石粉和表面改性材料,所述重晶石粉和所述表面改性材料的体积比为 100:0. 5 ~3. 5 ; 将量取的所述重晶石粉和所述表面改性材料倒入球磨机中,并加入无水乙醇,搅拌均 匀,得混合物; 将所述混合物在1000~1500转/分钟下,研磨4-6小时,得所述重晶石微粉。
2. 根据权利要求1所述的钻井液用重晶石微粉的制备方法,其特征在于,所述表面改 性材料为硬脂酸和/或硬脂酸钠。
3. 根据权利要求1或2所述的钻井液用重晶石微粉的制备方法,其特征在于,所述重 晶石粉和所述表面改性材料的体积比为100:2,所述重晶石粉和所述无水乙醇的体积比为 100:0. 8-2. 0。
4. 根据权利要求1或2所述的钻井液用重晶石微粉的制备方法,其特征在于,所述重晶 石粉为API标准的重晶石粉。
5. -种钻井液用重晶石微粉浓缩液的制备方法,其特征在于,所述方法包括: 量取重晶石粉和表面改性材料,所述重晶石粉和所述表面改性材料的体积比为 100:0. 5 ~3. 5 ; 将量取的所述重晶石粉和所述表面改性材料倒入球磨机中,加入液体介质搅拌均匀, 得混合物; 将所述混合物在1000~1500转/分钟下,研磨2-4小时,得所述重晶石微粉浓缩液, 所述重晶石微粉浓缩液中的重晶石微粉的粒径小于10微米。
6. 根据权利要求5所述的重晶石微粉浓缩液的制备方法,其特征在于,所述表面改性 材料为两性离子聚合物降粘剂和/或磺化褐煤树脂,所述液体介质为水。
7. 根据权利要求5所述的重晶石微粉浓缩液的制备方法,其特征在于,所述表面改性 材料为硬脂酸、十二烷基二甲基苄基氯化铵和含锚基分散剂中的一种或二种,所述液体介 质为白油。
8. 根据权利要求5-7任一项权利要求所述的重晶石微粉浓缩液的制备方法,其特征在 于,所述重晶石粉和所述表面改性材料的体积比为100:2。
9. 根据权利要求6或7所述的重晶石微粉浓缩液的制备方法,其特征在于,所述重晶石 粉为API标准的重晶石粉。
10. 根据权利要求5-7任一项权利要求所述的重晶石微粉浓缩液的制备方法,其特征 在于,加入的所述液体介质的体积为所述重晶石粉体积的0. 5~4. 5倍。
本发明公开了一种钻井液用重晶石微粉及其浓缩液的制备方法,属于钻井技术领域。所述方法包括:量取重晶石粉和表面改性材料,所述重晶石粉和所述表面改性材料的体积比为100:0.5~3.5;将量取的所述重晶石粉和所述表面改性材料倒入球磨机中,并加入无水乙醇,搅拌均匀,得混合物;将所述混合物在1000~1500转/分钟下,研磨4-6小时,得所述重晶石微粉。本发明通过在重晶石粉研磨过程中加入表面改性材料,制备出粒径小于10μm的重晶石微粉。重晶石微粉的粒径越小,用于钻井液时,悬浮在钻井液中所需要的剪切力就越小,即需要的钻井液粘度越低,从而能更好的均匀分散在钻井液中,降低了钻井液在动态或静态时重晶石沉降的风险。
C09C1-02, C09C3-08, C09K8-16, C09C3-10, C09K8-03, C09C3-04
CN104745153
CN201310751628
王建华, 杨海军, 王立辉, 李爽, 孙明昊, 刘进京, 冯杰
中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院
2015年7月1日
2013年12月31日

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