本發(fā)明涉及油氣田鉆井領(lǐng)域，特別涉及一種親油性好、流變性和抗高溫性能優(yōu)異的油基鉆井液用有機(jī)海泡石及其制備方法。
背景技術(shù)：
海泡石為含水的鎂硅酸鹽，具有鏈狀和層狀的過渡型結(jié)構(gòu)特征，屬2:1層鏈狀粘土。其結(jié)構(gòu)通式為Mg8Si12O30(OH)4(OH2)4·8H2O，由硅氧四面體和鎂氧八面體組成。構(gòu)成硅氧四面體基礎(chǔ)的氧，組成了間隔約0.65nm的連續(xù)晶層，而頂角氧交替地指向這種連續(xù)晶層的上下。晶層按八面體配位鎂離子相互連接起來。因此，海泡石的晶體結(jié)構(gòu)中具有連續(xù)的四面體片，而八面體片則是不連續(xù)的，形成大小約為0.37nm×1.06nm的通道?；诤Ｅ菔慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其具有較大的比表面積、吸附性、陽離子交換性和流變性等性質(zhì)。海泡石的陽離子交換容量為20～45mmol/100g。
海泡石的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，這些應(yīng)用主要是基于海泡石的吸附性、光學(xué)性質(zhì)、流變性和分子篩作用等特點(diǎn)。海泡石的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括吸附劑、凈化劑、催化劑載體、藥物緩釋劑和流變控制劑等。Haden(Attapulgite:properties and uses[J].Clays Clay Miner,1963,10:284-290.)將坡縷石和海泡石的應(yīng)用分為膠體類和非膠體類兩大類。膠體類的應(yīng)用主要是指利用海泡石的纖維狀結(jié)構(gòu)，使其分散在液相中，利用形成的分散液、溶膠甚至凝膠體系的性能。非膠體類的應(yīng)用是指利用海泡石本身的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)或者利用海泡石顆粒本身的性能。
海泡石微觀上呈纖維狀，具有平行于纖維軸的{110}解理，在水和高極性溶劑中易于分散，形成雜亂的纖維狀懸浮體系，流變性極好。因此，海泡石在水基鉆井液中的應(yīng)用性能非常突出，具有良好的抗鹽性和抗高溫性，是鹽水、海水鉆井和高溫鉆井領(lǐng)域內(nèi)常用的鉆井液流變控制劑。
隨著鉆井工程的發(fā)展，鉆井實(shí)踐中面臨的高溫深井、水平井和海上鉆井等復(fù)雜井越來越多。鉆井液能否在高溫、高壓、高密度條件下保持穩(wěn)定而優(yōu)異的性能至關(guān)重要。油基鉆井液以其優(yōu)異的抗高溫性、潤滑性、井壁穩(wěn)定性、抗鹽性和低滲透率等優(yōu)異性能廣泛用于此類復(fù)雜鉆井工程中。
有機(jī)粘土因其在油基體系中優(yōu)異的凝膠性能和觸變性被廣泛用于油基鉆井液的流變控制劑。當(dāng)前，油基鉆井液中廣泛使用的流變控制劑是有機(jī)膨潤土。膨潤土是以蒙脫石為主要礦物的粘土巖。有機(jī)膨潤土通常是利用陽離子交換的方式將有機(jī)陽離子插入蒙脫石層間，撐大層間距，增強(qiáng)有機(jī)蒙脫石的表界面的親油性。有機(jī)膨潤土加入油基體系中，片層結(jié)構(gòu)分散、膨脹、剝離而形成不同尺度上的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為鉆井液提供了良好的觸變性和膠凝強(qiáng)度，能夠有效調(diào)節(jié)油基鉆井液流變性能。然而，有機(jī)膨潤土在油基鉆井液中的抗高溫性往往不足以滿足實(shí)際鉆井的需求，通常以有機(jī)膨潤土為流變控制劑的油基鉆井液難以承受180℃以上的高溫。這是由于有機(jī)蒙脫石的片層結(jié)構(gòu)在高溫下會萎縮，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞導(dǎo)致的。
海泡石在水基體系中通過其纖維雜亂的分散而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而創(chuàng)造優(yōu)異的流變性能?？梢灶A(yù)見，通過有機(jī)改性，改變海泡石的表面性能，使其親油性增強(qiáng)，也可以達(dá)到類似于水基體系中的效果。
目前，有關(guān)海泡石的改性和產(chǎn)品開發(fā)主要是圍繞吸附劑、凈化劑、催化劑載體、高分子復(fù)合材料和水基體系中的流變劑展開的。對于海泡石的有機(jī)改性研究得比較少，目前有機(jī)海泡石報道的僅有用十六烷基三甲基溴化銨改性的有機(jī)海泡石，主要是應(yīng)用在環(huán)境治理和高分子/海泡石復(fù)合材料的制備等方面。而其他類型有機(jī)改性劑制得的有機(jī)海泡石以及其在油基鉆井液中的應(yīng)用方面的研究鮮有文獻(xiàn)報道。
由于十六烷基三甲基溴化銨改性劑的熱穩(wěn)定性較差，難以滿足油基鉆井液的工作要求，在有機(jī)膨潤土的制備中很少作為改性劑應(yīng)用，故目前市場上用十六烷基三甲基溴化銨改性的有機(jī)海泡石同樣難以滿足有機(jī)鉆井泥漿的要求。
因此，為了解決現(xiàn)有有機(jī)膨潤土熱穩(wěn)定性不足，特別是為了解決復(fù)雜鉆井實(shí)踐中油基鉆井液的流變性和抗高溫性不足的問題，急需研究并開發(fā)流變性能突出、抗高溫性好的流變控制劑，而改性的有機(jī)海泡石有望成為這種優(yōu)異流變控制劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：采用特定的季銨鹽型表面活性劑對海泡石進(jìn)行有機(jī)改性，即可制備親油性好、流變性和抗高溫性能優(yōu)異的油基鉆井液用有機(jī)海泡石。此制備方法條件簡單，對生產(chǎn)的設(shè)備需求低，從而完成本發(fā)明。
本發(fā)明的目的在于提供以下方面：
(1)一種新型油基鉆井液用有機(jī)海泡石的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將海泡石原料與溶劑混合；
步驟2，向上述體系中加入改性劑，進(jìn)行反應(yīng)；
步驟3，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)后處理，得到有機(jī)海泡石。
(2)一種利用上述(1)所述的制備方法得到的新型油基鉆井液用有機(jī)海泡石，所述有機(jī)海泡石包括以下配比的組分：
海泡石 10重量份，
改性劑 0.5～8重量份，優(yōu)選為1.5～5重量份，
優(yōu)選地，所述改性劑為季銨鹽型表面活性劑，優(yōu)選為十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨中任意一種或多種；
更優(yōu)選地，所述有機(jī)海泡石在2θ為7.30°、19.71°、23.71°和35.02°處存在(110)、(060)、(260)以及(371)晶面衍射峰；
尤其優(yōu)選地，所述有機(jī)海泡石相對于海泡石原料的17°而言，其接觸角可增加至100％以上，甚至達(dá)到200％；與海泡石原料的膠體率(僅為2.0％)相比，其膠體率可達(dá)到100.0％；由其配制的鉆井液在150℃時的表觀粘度、塑性粘度和切力可分別大于20.0mPa·s、18.0mPa·s和2.0Pa，在66℃、150℃、180℃和200℃時的觸變環(huán)面積分別大于1.5Pa·s-1、23.0Pa·s-1、14.5Pa·s-1和8.5Pa·s-1。
(3)一種油基鉆井液，所述油基鉆井液中包括上述(2)所述的有機(jī)海泡石，所述有機(jī)海泡石的濃度為10～100g/L，優(yōu)選為20～50g/L。
根據(jù)本發(fā)明提供的一種新型油基鉆井液用有機(jī)海泡石及其制備方法，具有以下有益效果：
1)在整個制備方法中，采用水作為溶劑，不引入有機(jī)溶劑，成本低、綠色安全；
2)海泡石原料價格低廉、易得，使用安全，降低了生產(chǎn)成本；
3)整個制備方法工藝簡單，使用到的溶劑價格低廉，對使用的生產(chǎn)設(shè)備要求不高，在易于操作的同時，降低了成本，這些因素均有利于產(chǎn)業(yè)化的推廣；
4)通過本發(fā)明中制備方法得到的有機(jī)海泡石親油性好，其接觸角相對于海泡石原料的17°而言，可增加至100％以上，甚至達(dá)到200％；其膠體率與海泡石原料(僅為2.0％)相比，可達(dá)到100.0％；由其配制的鉆井液在150℃時的表觀粘度、塑性粘度和切力可分別大于20.0mPa·s、18.0mPa·s和2.0Pa；在66℃、150℃、180℃和200℃時的觸變環(huán)面積分別大于1.5Pa·s-1、23.0Pa·s-1、14.5Pa·s-1和8.5Pa·s-1；因而在油基鉆井液中流變性能優(yōu)異，提粘、提切效果顯著，觸變性突出，其抗高溫性能優(yōu)異，可在200℃條件下使用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明中實(shí)施例1～3中制備的有機(jī)海泡石的XRD譜圖，并與海泡石原料的XRD譜圖進(jìn)行比較。
具體實(shí)施方式
下面通過對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種新型油基鉆井液用有機(jī)海泡石的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將海泡石原料與溶劑混合；
步驟2，向上述體系中加入改性劑，進(jìn)行反應(yīng)；
步驟3，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)后處理，得到有機(jī)海泡石。
步驟1中，稱取海泡石原料于反應(yīng)釜中，加入溶劑，攪拌。
在本發(fā)明中，所述海泡石為提純后的海泡石，可選自產(chǎn)自湖南的海泡石提純得到，提純前海泡石原料的純度約為20(重量)％，提純后海泡石原料的純度大于70(重量)％。提純后的海泡石雜質(zhì)少，有效成分高，在油基鉆井液中的作用更加突出。
在本發(fā)明中，步驟1中還包括將所述海泡石原料粉碎，過篩，得到海泡石粉，優(yōu)選地，過200目篩，過篩后海泡石原料的最大粒徑小于75微米。對海泡石原料進(jìn)行粉碎處理，增大其表面積，便于海泡石原料在溶劑中的分散。
在本發(fā)明中，所述溶劑為水，海泡石原料在水中可通過其纖維雜亂的分散而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即步驟1為海泡石原料的水化。海泡石原料的質(zhì)量濃度為15％(重量)～60(重量)％，優(yōu)選為25(重量)％～50(重量)％。海泡石原料的質(zhì)量濃度低于15(重量)％，水資源消耗大，產(chǎn)品生產(chǎn)效率低；質(zhì)量濃度高于60(重量)％，充分分散及水化所需的時間較長。
在本發(fā)明中，海泡石原料在分散過程中伴隨攪拌，以使海泡石原料與溶劑充分接觸，加快分散速度，節(jié)約操作時間。攪拌時間少于20min，海泡石原料可分散與溶劑中，但不能充分水化，影響后續(xù)反應(yīng)；反應(yīng)時間大于3h，海泡石原料水化充分，但時間長，增加人力和設(shè)備使用成本，因而，選擇攪拌時間為20min～3h，優(yōu)選為30min～2h。
在本發(fā)明中，海泡石原料分散在溶劑中時的溫度為10℃～50℃，隨著溫度的升高，分散速度加快，然而高溫時耗能增加，對設(shè)備要求高，增加生產(chǎn)成本，因而確定分散溫度低于50℃。
步驟(2)中，向上述體系中加入改性劑，進(jìn)行反應(yīng)。
在本發(fā)明中，所述改性劑為季銨鹽型表面活性劑，優(yōu)選為十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨中任意一種或多種。
除雙十八烷基二甲基氯化銨外，上述季銨鹽型表面活性劑均在常溫下可溶于水，雙十八烷基二甲基氯化銨在加熱下可分散于水，在水中可結(jié)合到水化后的海泡石原料上，由于上述表面活性劑具有長碳鏈結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了海泡石原料的有機(jī)化改性，因而可增加海泡石在油中的分散性。
在本發(fā)明中，所述海泡石原料和改性劑的重量配比為10:0.5～10:8，優(yōu)選為10:1.5～10:5。海泡石原料和改性劑的重量配比小于10:0.5時，海泡石原料結(jié)合到的改性劑有限，改性后的海泡石在油基鉆井液中的分散性欠佳；重量配比大于10:8時，改性劑在海泡石表面吸附飽和，過量的改性劑反向吸附在第一層改性劑上，極性端伸出，同樣降低有機(jī)海泡石在油中的分散性，且改性劑消耗量大，成本高，不適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
在本發(fā)明中，所述改性劑在反應(yīng)體系中的質(zhì)量濃度為2(重量)％～15(重量)％。改性劑濃度低于2(重量)％時，與海泡石原料的有機(jī)化反應(yīng)速率較低；濃度高于15(重量)％時，反應(yīng)速率不再明顯升高，且加入量可能超過所需量，造成改性劑過量，性能下降，成本提升。
改性劑可直接加入步驟1中海泡石原料懸浮液中，也可以將其溶于溶劑Ⅱ中再進(jìn)行加入，優(yōu)選將其溶于溶劑Ⅱ中再進(jìn)行加入，更優(yōu)選地，所述溶劑Ⅱ與步驟1中使用的溶劑相同。加入預(yù)先溶解的改性劑更便于海泡石原料與改性劑的接觸，加快反應(yīng)速度。
步驟1中提到，海泡石原料的質(zhì)量濃度為15(重量)％～60(重量)％，優(yōu)選為25(重量)％～50(重量)％。若改性劑溶于溶劑Ⅱ中再加入步驟1中海泡石原料懸浮液中，則步驟2中改性劑和溶劑Ⅱ加入后，海泡石原料在整個體系中的質(zhì)量濃度為5(重量)％～60(重量)％，優(yōu)選為15(重量)％～50(重量)％。
在本發(fā)明中，加入改性劑的過程中伴隨攪拌。隨著攪拌的進(jìn)行，改性劑迅速分散在反應(yīng)體系中，避免了局部濃度過大，加快反應(yīng)進(jìn)行。
在本發(fā)明中，加入改性劑時體系的溫度為10℃～80℃，優(yōu)選為15℃～35℃。伴隨著改性劑的加入，反應(yīng)開始進(jìn)行，在此較低溫度范圍內(nèi)，改性劑加入完畢，繼續(xù)保溫反應(yīng)。本發(fā)明中所述反應(yīng)溫度低，即便在常溫下也可完成，對設(shè)備要求大大降低，節(jié)約了生產(chǎn)成本，便于大規(guī)模推廣使用。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，保溫反應(yīng)的時間小于0.5h時，有機(jī)化改性反應(yīng)進(jìn)行的不夠充分，體系中仍存較多游離的改性劑原料，降低了產(chǎn)物的有機(jī)化程度，同時造成改性劑的浪費(fèi)。保溫反應(yīng)的時間大于5h時，產(chǎn)物有機(jī)化程度不再明顯提高，同時耗時較長，提高了人力和設(shè)備使用成本。因此，本發(fā)明選擇反應(yīng)時間為為0.5～5h，優(yōu)選為1h～3h。
步驟(3)中，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)后處理，得到有機(jī)海泡石。
在本發(fā)明中，對步驟2中的有機(jī)海泡石懸浮液進(jìn)行后處理，所述后處理包括固液分離，所述固液分離方式為離心或過濾，優(yōu)選為離心。
過濾方式為常壓過濾或加壓過濾中任意一種，優(yōu)選為加壓過濾的方式，以減少過濾時間。然而，由于懸浮液中海泡石為纖維狀，增大了過濾的難度，易堵塞濾布上的濾孔，因而采用離心的方式分離效率更高。
在本發(fā)明中，所述后處理還包括干燥，干燥溫度為60℃～120℃，優(yōu)選為80℃～105℃。任選地，干燥后進(jìn)行粉碎，過200目篩，粉碎后產(chǎn)品的最大粒徑小于75微米。
本發(fā)明的另一目的是提供一種有機(jī)海泡石，其根據(jù)上述的方法制得，所述有機(jī)海泡石包括以下配比的組分：
海泡石 10重量份，
改性劑 0.5～8重量份，優(yōu)選為1.5～5重量份，
優(yōu)選地，所述改性劑為季銨鹽型表面活性劑，優(yōu)選為十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨中任意一種或多種，更優(yōu)選十八烷基二甲基芐基氯化銨；
更優(yōu)選地，所述有機(jī)海泡石在2θ為7.30°、19.71°、23.71°和35.02°存在(110)、(060)、(260)以及(371)晶面衍射峰；
尤其優(yōu)選地，所述有機(jī)海泡石相對于海泡石原料的接觸角17°而言，其接觸角可增加至100％以上，甚至達(dá)到200％；與海泡石原料膠體率(僅為2％)相比，其在油相中的膠體率可達(dá)到100.0％；由其配制的鉆井液在150℃時的表觀粘度、塑性粘度和切力可分別大于20mPa·s、18mPa·s和2Pa，在66℃、150℃、180℃和200℃時的觸變環(huán)面積分別大于1.5Pa·s-1、23.0Pa·s-1、14.5Pa·s-1和8.5Pa·s-1。
本發(fā)明的另一目的是提供一種油基鉆井液，所述油基鉆井液中包括上述所述的有機(jī)海泡石，其中，所述油基鉆井液中有機(jī)海泡石的濃度為10～100g/L，優(yōu)選為20～50g/L。
此油基鉆井液在150℃時的表觀粘度、塑性粘度和切力可分別大于20mPa·s、18mPa·s和2Pa，在66℃、150℃、180℃和200℃時的觸變環(huán)面積分別大于1.5Pa·s-1、23.0Pa·s-1、14.5Pa·s-1和8.5Pa·s-1，流變性能優(yōu)異，提粘、提切效果顯著，觸變性突出，其抗高溫性能優(yōu)異，可滿足200℃高溫條件的鉆井需求。
實(shí)施例
以下通過具體實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明。不過這些實(shí)例僅僅是范例性的，并不對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制。
實(shí)施例1
步驟(1)，稱取100g提純的海泡石粉，分散于100mL水中，攪拌30min，得到海泡石分散液；
步驟(2)，稱取25g十八烷基三甲基氯化銨溶于100mL水中，加入海泡石分散液中，在30℃下繼續(xù)攪拌1h；
步驟(3)，將懸浮液在4500rpm條件下離心5min，分離有機(jī)海泡石和上層液體，80℃條件下將有機(jī)海泡石烘干，粉碎，過200目篩，得到黃褐色流動性粉末狀有機(jī)海泡石產(chǎn)品，含水量2.8％。
實(shí)施例2
步驟(1)，稱取100g提純的海泡石粉，分散于100mL水中，攪拌1h，得到海泡石分散液；
步驟(2)，稱取35g十八烷基二甲基芐基氯化銨，加入海泡石分散液中，在25℃下繼續(xù)攪拌1h；
步驟(3)，將懸浮液在4500rpm條件下離心5min，分離有機(jī)海泡石和上層液體，80℃條件下將有機(jī)海泡石烘干，粉碎，過200目篩，得到黃褐色流動性粉末狀有機(jī)海泡石產(chǎn)品，含水量2.3％。
實(shí)施例3
步驟(1)，稱取100g提純的海泡石粉，分散于300mL水中，攪拌1h，得到海泡石分散液；
步驟(2)，稱取15g雙十八烷基二甲基氯化銨分散于200mL水中，加入海泡石分散液中，在35℃下繼續(xù)攪拌2h；
步驟(3)，將懸浮液在4500rpm條件下離心5min，分離有機(jī)海泡石和上層液體，80℃條件下將有機(jī)海泡石烘干，粉碎，過200目篩，得到黃褐色流動性粉末狀有機(jī)海泡石產(chǎn)品，含水量1.8％。
實(shí)驗(yàn)例
X-射線衍射實(shí)驗(yàn)
采用德國Bruker D8Advance型X射線粉晶衍射儀(Cu靶Kα射線)，在λ＝0.15406nm，步寬＝0.02，工作電壓40kV，工作電流40mA條件下分析樣品。
接觸角測試
采用上海中晨JC200D接觸角測量儀，將樣品在15MPa的壓力下壓片1min，使用蒸餾水滴落在樣品片上，記錄樣品與水的接觸角。
油基鉆井液的配制
稱取12g有機(jī)海泡石樣品，加入400mL白油中，10000rpm條件下高速攪拌20min，加入老化罐中，置于66℃、150℃、180℃和200℃的熱滾爐中老化16h，取出，冷卻至25℃，在10000rpm條件下高速攪拌器5min，靜置5min后進(jìn)行測試。
流變性能測試
采用青島森欣機(jī)電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的六速粘度計(jì)。表觀粘度AV＝1/2θ600(θ600為600rpm轉(zhuǎn)速下六速粘度計(jì)的讀數(shù))，塑性黏度PV＝θ600–θ300，動切力YP＝1/2(θ300-PV)。
動態(tài)流變曲線測試
采用美國Thermo Scientific生產(chǎn)的HAAKE RV1型旋轉(zhuǎn)粘度儀，測試程序?yàn)椋?min中內(nèi)，剪切速率從0～100s-1逐漸增加，然后立即從100～0s-1逐漸降低，時間為5min，對動態(tài)流變曲線進(jìn)行積分，計(jì)算得出觸變環(huán)的面積。
實(shí)驗(yàn)例1XRD分析
本發(fā)明中，將實(shí)施例1-3制得的有機(jī)海泡石進(jìn)行XRD測試，結(jié)果如圖1所示。
由圖1可以看出，實(shí)施例1中的海泡石原料，經(jīng)過有機(jī)改性，得到的有機(jī)海泡石的晶體結(jié)構(gòu)在2θ為7.30°、19.71°、23.71°和35.02°處出現(xiàn)了(110)、(060)、(260)以及(371)晶面衍射峰，經(jīng)比較，與海泡石原料基本相同，表明海泡石的晶體結(jié)構(gòu)保持不變，主要實(shí)現(xiàn)了對海泡石原料表面的改性。
實(shí)施例2和實(shí)施例3中有機(jī)海泡石的晶體結(jié)構(gòu)與海泡石原料基本相同，表明盡管改性劑不同，但均主要實(shí)現(xiàn)了對海泡石原料表面的改性。
實(shí)驗(yàn)例2接觸角測試
對實(shí)施例1～3中制備的有機(jī)海泡石進(jìn)行接觸角測試，以確定有機(jī)海泡石的親疏水性。實(shí)施例1中，接觸角由海泡石原料的17°增加至有機(jī)海泡石的41°；實(shí)施例2中，接觸角由海泡石原料的17°增至有機(jī)海泡石的43°；實(shí)施例3中，接觸角由海泡石原料的17°增至有機(jī)海泡石的51°。
實(shí)施例1～3中經(jīng)過改性后的有機(jī)海泡石的接觸角相較于海泡石原料有了極大的提高，有機(jī)海泡石相對于海泡石原料而言，其接觸角可增加至100％以上，甚至達(dá)到200％，說明有機(jī)海泡石的固體表面在具備親水性的同時，水對固體表面的潤濕性難度加大，固體表面疏水性有了較大提高。
實(shí)驗(yàn)例3膠體率分析
將相同質(zhì)量的海泡石原料和實(shí)驗(yàn)例1～3制備的有機(jī)海泡石加入白油中，改性前的海泡石原料在白油中以顆粒狀分布，與白油的相容性較差，靜置24h后，大量沉降；改性后的有機(jī)海泡石可均勻分散在白油中，形成膠體狀液體，靜置24h后，無沉降顆粒。
改性前的海泡石原料的膠體率僅為2.0％，實(shí)施例1中有機(jī)海泡石的膠體率為100.0％，實(shí)施例2中有機(jī)海泡石的膠體率為100.0％，實(shí)施例3中有機(jī)海泡石的膠體率為100.0％。
由此可知，通過表面改性，有機(jī)海泡石的極性降低，親油性增加，增強(qiáng)了有機(jī)海泡石在基油(白油)中的分散性。
實(shí)驗(yàn)例4鉆井液樣品的流變性能
對實(shí)施例1～3中有機(jī)海泡石配制的鉆井液樣品的流變性能進(jìn)行測試，結(jié)果如表1所示。
表1鉆井液樣品的流變性能數(shù)據(jù)
Q/SYZJG0022-2011標(biāo)準(zhǔn)為鉆井液性能經(jīng)過150℃老化16h后的指標(biāo)。
實(shí)施例1中有機(jī)海泡石配制的鉆井液樣品，在150℃時，鉆井液的表觀粘度、塑性粘度和切力分別達(dá)到24.0mPa·s、21.0mPa·s和3.0Pa，且150℃～200℃的溫度范圍內(nèi)表觀粘度、塑性粘度和切力基本保持穩(wěn)定，均優(yōu)于中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SYZJG0022-2011的性能指標(biāo)值。
實(shí)施例2中有機(jī)海泡石配制的鉆井液樣品，在150℃時，表觀粘度、塑性粘度和切力分別達(dá)到30.5mPa·s、24.0mPa·s和6.5Pa。在150℃～200℃的范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，其表觀粘度和切力雖有一定程度的下降，但性能仍然明顯優(yōu)于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SYZJG0022-2011的性能指標(biāo)。
實(shí)施例3中有機(jī)海泡石配制的鉆井液樣品，在150℃時，表觀粘度、塑性粘度和切力分別達(dá)到了23.0mPa·s、18.0mPa·s和5.0Pa。在150℃～200℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，該鉆井液的粘度和切力雖有微弱下降，但性能基本保持穩(wěn)定，仍明顯優(yōu)于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SYZJG0022-2011的性能指標(biāo)，完全滿足在較高溫度下油基鉆井液的應(yīng)用要求。
因此，實(shí)施例1～3中有機(jī)海泡石配制的鉆井液樣品在150℃時的表觀粘度、塑性粘度和切力可分別大于20mPa·s、18mPa·s和2Pa，完全滿足在較高溫度下油基鉆井液的應(yīng)用要求，高溫可達(dá)200℃甚至以上。
進(jìn)一步地，對實(shí)施例1～3中有機(jī)海泡石配制的鉆井液樣品進(jìn)行流變曲線測試。
實(shí)施例1中有機(jī)海泡石配制的鉆井液的動態(tài)流變曲線圖表明，鉆井液樣品具有良好的觸變性，在150℃～200℃的高溫區(qū)間粘度和觸變性穩(wěn)定。在66℃、150℃、180℃和200℃時的觸變環(huán)面積分別為1.72Pa·s-1、23.48Pa·s-1、14.68Pa·s-1和9.14Pa·s-1。
實(shí)施例2和實(shí)施例3中有機(jī)海泡石配制的鉆井液的動態(tài)流變曲線圖表明，實(shí)施例2中鉆井液樣品在66℃、150℃、180℃和200℃時的觸變環(huán)面積分別為12.52Pa·s-1、68.08Pa·s-1、91.81Pa·s-1和20.98Pa·s-1；實(shí)施例3中鉆井液樣品在66℃、150℃、180℃和200℃時的觸變環(huán)面積分別為1.52Pa·s-1、37.35Pa·s-1、19.72Pa·s-1和8.8Pa·s-1。實(shí)施例2和實(shí)施例3中鉆井液樣品具有優(yōu)異的觸變性，在150℃～200℃的高溫區(qū)間粘度和觸變性穩(wěn)定。
由上述可知，實(shí)施例1～3制備的有機(jī)海泡石，在66℃、150℃、180℃和200℃時的觸變環(huán)面積分別大于1.5Pa·s-1、23.0Pa·s-1、14.5Pa·s-1和8.5Pa·s-1，作為油基鉆井液的流變控制劑可滿足200℃高溫條件的鉆井需求。
以上結(jié)合具體實(shí)施方式和范例性實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，不過這些說明并不能理解為對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明技術(shù)方案及其實(shí)施方式進(jìn)行多種等價替換、修飾或改進(jìn)，這些均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。