膨润土的改性及其在钻井液中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第2期化工技术与开发Vo1．45No．22016年2月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryFeb．20l6膨润土的改性及其在钻井液中的应用张黎，张凡，杜森，赵睿妍，赵莹(西安石油大学，陕西西安710065)摘要：膨润土是常用的水基钻井液配浆材料，可以起到调节钻井液密度、携带岩屑、改善流体黏度等作用。我国的膨润土资源丰富，但是以低品级的钙基膨润土为主，很难直接应用于钻井液配浆，需要对其进行提纯、钠化及有机化改性，使

2、其达到钻井液的使用要求。本文对目前钻井液用膨润土的改性方法进行了总结，并对高性能钻井液用膨润土的制备及其发展方向进行了展望。关键词：钻井液；膨润土；提纯；钠化；有机改性中图分类号：TE254文献标识码：A文章编号：1671．9905(2016)02．0020—03随着日益增加的能源压力，石油勘探钻井工作土的需求量逐年增多，但国内高品级膨润土储量较不断深人，遇到的深井和超深井越来越多，复杂的地少，未处理膨润土很难达到使用要求，改性的膨润质环境层出不穷，特别是高温、高盐等一直是钻井工土质量普遍不高，采用

3、的OCMA级膨润土大多需作必须面对的问题，也是钻井液研究的重点和难点。要进口。因此进行膨润土的改性研究，提高钻井液在这类地质条件下进行钻井作业，采用现在发展较用膨润土的性能指标，在石油钻井方面应用前景广好的清洁钻井液或无固相钻井液体系难度较大，一阔U-31。般还是采用传统的以膨润土为稠化剂的水基钻井目前国内外对于钻井液用膨润土的提纯及改性液。膨润土的主要成分是蒙脱石或称蒙脱土，长期研究主要有以下几个方面。以来被用作油田钻井液造浆材料，可以起到调节密l膨润土的提纯度、改善流体黏度、携带和悬浮钻屑、稳定

4、井壁、冷却和冲洗钻头等作用。我国的膨润土资源以低品级的钙基膨润土为1985年我国发布了钻井液用膨润土的行业标主，且其中蒙脱石含量多在60％～80％，故首先应对准，之后随着国际上通用标准API标准和OCMA其进行提纯处理[4-5]o膨润土提纯方法众多，按提纯标准的变化，我国的钻井液材料规范也经过多次过程的用水量可分为干法提纯和湿法提纯；按反应修订，目前通用的钻井液材料规范为国家标准GB／的类型可分为物理法和化学法；按加入的药剂类型T5005—2010。此标准中，将钻井液用膨润土分为3可分为自然沉降法、

5、分散剂法和絮凝法等。面对诸种，即钻井级膨润土、OCMA级膨润土、未处理膨润多的膨润土提纯工艺，选择合理的方法进行不同品土。未处理膨润土是未经过任何化学处理的；钻井级蒙脱石产品的提取显得尤为重要。级膨润土既可以是改性的，又可以是原生的，不排除干法是目前国内外的主要选矿方法，该法适用使用包括有机高分子在内的化学剂增效的可能性；于纯度较高的膨润土原矿(膨润土含量在80％以OCMA级膨润土完全是经过改性的，加入了各种化上)的选矿，可利用手选、风选等方法进行简单加工，学增效剂。工艺流程简便，处理量大，但产品质

6、量不易控制。我国膨润土矿产资源的储量世界第一，但是大在进行湿法提纯时，如膨润土矿中含较多长石、多数属于品级较低的钙基膨润土，并且开发利用的方解石等粗颗粒物质时可利用水力分级法，将矿粉程度很低。随着石油工业的发展，对钻井液用膨润浸泡制浆，通过3级提纯后脱水干燥，粉碎获得精基金项目：陕西省省级大学生科技创新项目(项目编号：1036)作者简介：张黎(1976．)，女，讲师，西安石油大学教师，主要从事油田化学品的合成与应用研究，邮箱：zhangli@xsyu．edu．cn收稿日期：2015—12—18学兔兔

7、www.xuetutu.com第2期张黎等：膨润土的改性及其在钻井液中的应用21土。而对于较细粒级的膨润土原矿可利用高速离心一种重要的精细化工产品。有机改性剂进入膨润土与分散剂、絮凝剂相结合的方法进行分离。对于微片层状结构，增大了蒙脱石层间距，生成有机膨润土细粒级的膨润土原矿用重力选矿法难以除去，其中络合物，并且其长碳氢链覆盖在膨润土晶片表面，从杂质矿物需采用化学法。湿法能将蒙脱石含量提高而形成有机膨润土的疏水亲油性。有机土可作为油到90％左右，但一些细小微粒用水沉淀不出来，且基钻井液的增黏提切剂，

8、使其具有良好的流变性和产量很低，并且絮凝剂的使用会使脱水过程中的蒙携岩性，有效地润滑钻井，防止腐蚀，广泛应用于高脱石颗粒迅速聚集紧缩，比表面积变小，颗粒部分表温深井、斜井、水敏地层和盐岩地层的钻探[9-11]。面被絮凝剂覆盖，使其固有的膨胀、吸附和粘接等性我国有机膨润土的生产在技术和产品质量上与能降低，影响其在一些产品中的应用。世界先进水平相比，均有较大差距，除产品质量不够稳定外，产品档次也偏低。提高有机膨润土的生产2膨润土的钠化改性技术和产品质量是我国亟待解决的问题