1.本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种硫酸钡分散液制备、应用方法及其用途。


背景技术：

2.自20世纪70年代以来，为满足钻井液性能维护处理需要和保证在复杂条件下能够安全、顺利钻井，我国钻井液处理剂的研制与应用越来越受到重视，并逐步实现了专用处理剂由国外引进到自主研发的转变，尤其是聚合物处理剂的研发与应用奠定了低固相不分散钻井液的发展基础。近年来，随着油基钻井液在页岩气水平井及强水敏性地层的应用，油基钻井液处理剂也有了快速发展，短短几年内就研发出油基钻井液乳化剂、降滤失剂、增黏剂和封堵剂等处理剂，使我国油基钻井液技术逐步趋于成熟。
3.总体而言，经过近50年的发展，我国钻井液处理剂已基本满足各种复杂情况下钻井施工对钻井液的要求，且对各种合成材料、天然材料改性和新型表面活性剂类处理剂的研究更深入，对工业及农林加工副产品的应用更重视，特别是超高温、超高密度钻井液专用处理剂已在应用中见到较好的效果[1]。尽管我国钻井液处理剂正逐步赶上国际先进水平，但与国外油田技术服务公司相比仍然存在一些差距，尤其是随着钻遇地层日益复杂，深井超深井、深水油气井、非常规井等越来越多，为更好地满足复杂情况下钻井施工对钻井液的要求，仍然需要不断完善已有钻井液处理剂的性能并研制新型处理剂。
[0004]
随着钻井液技术的进步，钻井液中膨润土及低密度固相含量控制水平越来越高，尤其是钻井液的抑制性逐步增强，因膨润土引起的钻井液黏度和切力升高、流变性变差的现象越来越少，因此降黏剂用量将会越来越少。从提高钻井液抑制性出发，强化钻井液抑制性的化合物将越来越受到重视，传统的依靠提高相对分子质量来达到增黏切、包被、絮凝及降滤失等作用的处理剂，将会逐步发展为以基团热稳定性和水解稳定性强、且吸附和水化能力强的低分子聚合物为主。未来的增黏剂、提切剂等将通过处理剂与黏土或固相颗粒及处理剂分子间的有效吸附而形成空间网架结构，而使钻井液具有良好的剪切稀释性，以赋予钻井液良好的触变性和低的极限(水眼)黏度，以有效发挥钻头水功率。包被絮凝剂将更强调通过多点强吸附、形成疏水膜和强抑制作用来达到控制黏土、岩屑水化分散的目的，以保证钻井液清洁。降滤失剂则要求黏度效应低，对钻井液流变性不产生不利影响，并有利于提高钻井液的抑制性和润滑性、改善滤饼质量。在强化钻井液降滤失剂抑制性的同时，具有良好配伍性的抑制剂也会成为未来用量最大的处理剂之一。
[0005]
就天然材料改性而言，通过改变吸附基和水化基团性质和数量，提高其在钻井液中的应用效果，并通过结构重排、分子修饰等途径提高处理剂的热稳定性，延长使用周期，扩大应用范围。通过天然材料的水解、降解等反应制备用于生产处理剂的原料，研发低成本、绿色环保的处理剂。工业废料和农林加工副产品的利用应着眼于环境保护和资源化方向，以发展绿色环保产品为目标，研制开发新型低成本的处理剂，在完善已有处理剂性能的前提下，重点通过不同的分离、纯化工艺及化学反应制备用于页岩抑制、防漏堵漏、降滤失、
降黏、润滑、防卡、乳化和封堵等作用的产品。
[0006]
随着高温高压、大位移井、小井眼连续管钻井、过油管旋转钻井和超深井不断开发，钻井过程必须适合窄的密度窗口和控制当量循环密度，因此要求钻井液必须具备良好的流变性和较好的沉降稳定性，而且需符合环境保护要求，并具备减少对油气层损害的特点。目前固体加重剂主要有方铅矿粉、铁矿粉、重晶石、石灰石、微钛铁和微锰。常规高密度加重材料如重晶石和铁矿粉，其加重高密度钻井液存在沉降稳定性差、塑性黏度大等问题，容易聚集沉积，导致钻井摩阻增大，甚至卡钻，无法满足高密度钻井需求，而且重晶石在甲酸盐中会产生生物毒性大的游离钡。研究人员从20 世纪70 年代就开始研究高密度微粉加重剂，因为微粉加重剂具有较高的比表面积和较好的悬浮性，能降低钻井液的塑性黏度和低剪切速率黏度，能减少对钻具的摩擦和冲蚀。起初研究的微粉加重剂主要是超细重晶石，但随着深井和超深井开发，甲酸盐钻井液应用范围越来越广泛以及环保要求越来越严格，超细重晶石的应用范围也越来越受到限制。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种硫酸钡分散液制备、应用方法及其用途，其技术方案如下：一种硫酸钡分散液的制备方法，包括将硫酸钡加入水或基油中分散制得硫酸钡分散液，所述硫酸钡由氯化钡和硫酸钠溶液沉淀制备，制备过程中向氯化钡和硫酸钠溶液中加入晶体生长抑制剂。
[0008]
进一步的，所述基油为柴油。
[0009]
进一步的，所述基油为生物柴油、白油中的一种或几种的组合。
[0010]
更进一步的，一种硫酸钡分散液的制备方法，包括以下步骤：将氯化钡和硫酸钠溶液在容器中混合；在上述混合溶液中加入晶体生长抑制剂；利用搅拌机搅拌；沉淀后离心样品，在乙醇和水的混合物中洗涤，并在低温烘箱中干燥；将干燥后的样品加入水或基油中，加入促溶剂，并超声，制备成硫酸钡分散液。
[0011]
进一步的，所述晶体生长抑制剂加入氯化钡和硫酸钠混合物时，两者体积比为50:50。所述促溶剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、吐温20中的一种或几种的组合物。所述晶体生长抑制剂为1-金刚烷羧酸或4-乙基壬酸的醇溶液。所述1-金刚烷羧酸或4-乙基壬酸的醇溶液是在乙醇、正丙醇、正丁醇、丙三醇中的一种或几种组合物中加入1-金刚烷羧酸或4-乙基壬酸制备得到。
[0012]
上述硫酸钡分散液的用途：可在水基钻井液中作为盐水加重剂使用，或在油基钻井液中作为加重剂使用，或在油基钻井液中作为盐水调整油水比使用。
[0013]
进一步的，一种硫酸钡分散液的应用方法，作为盐水调整油水比使用时，采用喷淋的方式加入到油基钻井液中。
[0014]
本发明的有益效果是：本发明利用晶体抑制剂控制硫酸钡大小形态，形成更加容易在分散剂中分散，保持超细形态的分散液体系，可提高加重效果，并对地层孔隙和微裂缝进行封堵，改善滤饼质量，
减少钻井液的滤失量，提高井壁的稳定性，同时可以提高钻井液的润滑性能，提高机械钻速。
附图说明
[0015]
图1是硫酸钡颗粒扫描电镜图像。
具体实施方式
[0016]
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明的范围并不限于以下实施例。
[0017]
实施例1将氯化钡和硫酸钠溶液在容器中混合；在上述混合溶液中加入含有正丁醇的1-金刚烷羧酸；利用搅拌机搅拌；沉淀后离心样品，在乙醇和水的混合物中洗涤，并在低温烘箱中干燥；将干燥后的样品加入水中，并加入吐温20，并超声，制备成硫酸钡分散液。
[0018]
根据水基钻井液密度加入硫酸钡分散液，不断测量密度变化，直至密度达到要求为止。
[0019]
实施例2将氯化钡和硫酸钠溶液在容器中混合；在上述混合溶液中加入含有正丙醇的4-乙基壬酸；利用搅拌机搅拌；沉淀后离心样品，在乙醇和水的混合物中洗涤，并在低温烘箱中干燥；将干燥后的样品加入水中，并加入十二烷基苯磺酸钠，并超声，制备成硫酸钡分散液。
[0020]
根据水基钻井液密度加入硫酸钡分散液，不断测量密度变化，直至密度达到要求为止。
[0021]
实施例3将氯化钡和硫酸钠溶液在容器中混合；在上述混合溶液中加入含有正丙醇的4-乙基壬酸；利用搅拌机搅拌；沉淀后离心样品，在乙醇和水的混合物中洗涤，并在低温烘箱中干燥；将干燥后的样品加入白油中，并加入十二烷基苯磺酸钠，并超声，制备成硫酸钡分散液。
[0022]
根据油基钻井液密度加入硫酸钡分散液，不断测量密度变化，直至密度达到要求为止。
[0023]
实施例4将氯化钡和硫酸钠溶液在容器中混合；在上述混合溶液中加入含有乙醇的4-乙基壬酸；利用搅拌机搅拌；沉淀后离心样品，在乙醇和水的混合物中洗涤，并在低温烘箱中干燥；将干燥后的样品加入水中，并加入十二烷基苯磺酸钠，并超声，制备成硫酸钡分散液。
[0024]
根据油基钻井液油水比大小，采用喷淋的方法加入硫酸钡分散液，不断测量油水比变化，直至油水比达到要求为止。
[0025]
性能测试：请参阅附图1所示的硫酸钡颗粒扫描电镜图像以及下表，该方案实施过程中，随着晶体抑制剂的变化，硫酸钡颗粒的粒径变化如下表：晶体抑制剂浓度（mol
·
l-1
）硫酸钡尺寸（nm）0.013200.032760.052010.11830.21010.4410.612在实施例1中，硫酸钡分散液在加入钻井液基浆后，相比加入前api滤失量可降低10%，润滑性能提高10%，流变性影响可以忽略。
[0026]
本发明的原理是利用氯化钡和硫酸钠溶液沉淀制备硫酸钡，并利用晶体生长抑制剂控制硫酸钡的尺寸大小，形成更加容易在分散剂中分散，保持超细形态的分散液体系，并最终用于钻井液中对体系进行加重，提高加重效果，并对地层孔隙和微裂缝进行封堵，改善滤饼质量，减少钻井液的滤失量，提高井壁的稳定性，同时可以提高钻井液的润滑性能，提高机械钻速。