一种超低温钻井液基液及其制备方法与应用

0.05-0.1:1g/ml，优选为0.05:1g/ml。
13.根据本发明优选的，步骤(1)中，所述主催化剂蒙脱土k-10和助催化剂氯化锌的质量比为20:4-9。
14.根据本发明优选的，步骤(1)中，所述活化反应温度为100-150℃，优选为120℃；活化反应时间为2-6h，优选为4h。
15.根据本发明优选的，步骤(2)中，所述α-烯烃为己烯或辛烯，优选为己烯。
16.根据本发明优选的，步骤(2)中，所述催化剂混合物和α-烯烃的质量比为0.04-0.06:1。
17.根据本发明优选的，步骤(2)中，所述高温高压聚合反应的温度为150-170℃，压力为1.5-1.7mpa，反应时间为2-4h。
18.上述超低温钻井液基液的应用，作为钻井液基液应用于极地钻井。
19.本发明的技术特点及有益效果如下：
20.1、本发明制备方法简单，所用原料安全环保，所得钻井液基液安全环保，无刺激性气味。
21.2、本发明选择了负载氯化锌的蒙脱土k-10作为催化剂，蒙脱土k-10具有布朗斯台德酸性，氯化锌是路易斯酸；两者共同作用能够为α烯烃提供质子，从而引发单体生成活性链，进而发生聚合反应。
22.3、本发明制备的超低温钻井液基液中α烯烃为二聚体或三聚体等低分子量聚合物。本发明选择蒙脱石k10作为催化剂和载体，其是在中孔范围内的大孔隙率材料；k10主要具有布朗斯台德酸性，通过添加具有路易斯酸性的氯化锌赋予催化剂更强的总酸强度，而且氯化锌的加入会沉积在蒙脱土k-10上，从而进一步减小了催化剂的表面积和孔径；上述使得本发明能够有效制备得到α烯烃为二聚体或三聚体等低聚物的超低温钻井液基液；并且，对于α烯烃，合适的催化剂的总酸强度和孔径分布对整体催化剂的活性和选择性以及所要得到的目标产物很重要。相比使用其中一种催化剂或者使用其它种类的催化剂，本发明的催化剂能够有效的控制产物分布为二聚体或三聚体等低聚物，以实现本发明优异的效果。
23.4、本发明的催化剂还需要经过活化的步骤，经过活化后使催化剂形成更利于催化反应的活性结构，从而更有效的催化反应的进行。
24.5、本发明制备方法中，特定种类和、配比的主催化剂和助催化剂结合特定用量及特定制备方法，共同作用实现本发明优异效果。
25.6、本发明所得基液在超低温下拥有良好的密度和粘度性能，因此要严格控制聚α烯烃的分子量，而经过控制后的聚合物的分子量能够满足其在超低温下具有合适的密度和极低的粘度。本发明的超低温钻井液基液，能够满足在极地-55℃的超低温下使用，且无刺激性气味，为极地钻井液研发提供了技术支持。
具体实施方式
[0026][0027]
实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用到的试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0028]
实施例1
[0029]
一种超低温钻井液基液的制备方法，包括步骤：
[0030]
1)室温下将助催化剂氯化锌溶解于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积比为0.05:1g/ml)，再加入主催化剂蒙脱土k-10，蒙脱土k-10与氯化锌的质量比为10：3，搅拌均匀后减压蒸馏除去乙醇，在120℃下对其进行活化4h后得到催化剂混合物；
[0031]
2)将质量比为0.05:1的催化剂混合物和己烯加入高温高压反应釜中，密闭，加载 1.5mpa的压力后升温至160℃，反应3h后，获得反应后溶液；
[0032]
3)将反应后溶液进行过滤，减压蒸馏除去未反应的单体，得到极地用超低温钻井液基液。
[0033]
实施例2
[0034]
一种超低温钻井液基液的制备方法，包括步骤：
[0035]
1)室温下将助催化剂氯化锌溶解于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积比为0.05:1g/ml)，再加入主催化剂蒙脱土k-10，蒙脱土k-10与氯化锌的质量比为2.5：1，搅拌均匀后减压蒸馏除去乙醇，在120℃下对其进行活化4h后得到催化剂混合物；
[0036]
2)将质量比为0.05:1的催化剂混合物和己烯加入高温高压反应釜中，密闭，加载 1.6mpa的压力后升温至160℃，反应3h后，获得反应后溶液；
[0037]
3)将反应后溶液进行过滤，减压蒸馏除去未反应的单体，得到极地用超低温钻井液基液。
[0038]
实施例3
[0039]
一种超低温钻井液基液的制备方法，包括步骤：
[0040]
1)室温下将助催化剂氯化锌溶解于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积比为0.05:1g/ml)，再加入主催化剂蒙脱土k-10，蒙脱土k-10与氯化锌的质量比为20：9，搅拌均匀后减压蒸馏除去乙醇，在120℃下对其进行活化4h后得到催化剂混合物；
[0041]
2)将质量比为0.04:1的催化剂混合物和己烯加入高温高压反应釜中，密闭，加载 1.7mpa的压力后升温至160℃，反应2h后，获得反应后溶液；
[0042]
3)将反应后溶液进行过滤，减压蒸馏除去未反应的单体，得到极地用超低温钻井液基液。
[0043]
实施例4
[0044]
一种超低温钻井液基液的制备方法，包括步骤：
[0045]
1)室温下将助催化剂氯化锌溶解于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积比为0.05:1g/ml)，再加入主催化剂蒙脱土k-10，蒙脱土k-10与氯化锌的质量比为20：9，搅拌均匀后减压蒸馏除去乙醇，在120℃下对其进行活化4h后得到催化剂混合物；
[0046]
2)将质量比为0.05:1的催化剂混合物和己烯加入高温高压反应釜中，密闭，加载 1.5mpa的压力后升温至160℃，反应3h后，获得反应后溶液；
[0047]
3)将反应后溶液进行过滤，减压蒸馏除去未反应的单体，得到极地用超低温钻井液基液。
[0048]
实施例5
[0049]
一种超低温钻井液基液的制备方法，包括步骤：
[0050]
1)室温下将助催化剂氯化锌溶解于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积
比为0.05:1g/ml)，再加入主催化剂蒙脱土k-10，蒙脱土k-10与氯化锌的质量比为20：9，搅拌均匀后减压蒸馏除去乙醇，在120℃下对其进行活化4h后得到催化剂混合物；
[0051]
2)将质量比为0.06:1的催化剂混合物和己烯加入高温高压反应釜中，密闭，加载 1.7mpa的压力后升温至150℃，反应4h后，获得反应后溶液；
[0052]
3)将反应后溶液进行过滤，减压蒸馏除去未反应的单体，得到极地用超低温钻井液基液。
[0053]
实施例6
[0054]
一种超低温钻井液基液的制备方法，包括步骤：
[0055]
1)室温下将助催化剂氯化锌溶解于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积比为0.05:1g/ml)，再加入主催化剂蒙脱土k-10，蒙脱土k-10与氯化锌的质量比为20:9，搅拌均匀后减压蒸馏除去乙醇，在120℃下对其进行活化4h后得到催化剂混合物；
[0056]
2)将质量比为0.06:1的催化剂混合物和己烯加入高温高压反应釜中，密闭，加载1.7mpa的压力后升温至170℃，反应3h后，获得反应后溶液；
[0057]
3)将反应后溶液进行过滤，减压蒸馏除去未反应的单体，得到极地用超低温钻井液基液。
[0058]
对比例1
[0059]
一种钻井液基液的制备方法如实施例5所述，所不同的是：仅使用蒙脱土k-10作为催化剂，不加入氯化锌；催化剂的制备方法具体如下：室温下将催化剂蒙脱土k-10分散于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积比为0.11:1g/ml)，分散均匀后减压蒸馏除去乙醇，在120℃下对其进行活化4h后得到催化剂；
[0060]
其它步骤和条件与实施例5一致。
[0061]
对比例2
[0062]
一种钻井液基液的制备方法如实施例5所述，所不同的是：仅使用氯化锌作为催化剂，不加入蒙脱土k-10；催化剂的制备方法具体如下：室温下将催化剂氯化锌溶解于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积比为0.05:1g/ml)，然后减压蒸馏除去乙醇，在120℃下对其进行活化4h后得到催化剂。
[0063]
其它步骤和条件与实施例5一致。
[0064]
对比例3
[0065]
一种钻井液基液的制备方法如实施例5所述，所不同的是：直接使用氯化铝作为催化剂，不经处理，直接用于催化己烯聚合反应；具体方法如下：将质量比为0.06:1的催化剂氯化铝和己烯加入高温高压反应釜中，密闭，加载1.7mpa的压力后升温至150℃，反应4h后，获得反应后溶液；将反应后溶液进行过滤，减压蒸馏除去未反应的单体，得到极地用超低温钻井液基液。
[0066]
对比例4
[0067]
一种超低温钻井液基液的制备方法如实施例5所述，所不同的是：催化剂混合物不经活化进行反应；催化剂混合物的具体制备方法如下：室温下将助催化剂氯化锌溶解于乙醇中(助催化剂氯化锌的质量和乙醇的体积比为0.05:1g/ml)，再加入主催化剂蒙脱土 k-10，蒙脱土k-10与氯化锌的质量比为20：9，搅拌均匀后减压蒸馏除去乙醇即得到催化剂混合物。
[0068]
其它步骤和条件与实施例5一致。
[0069]
对比例5
[0070]
一种超低温钻井液基液的制备方法如实施例5所述，所不同的是：使用的α烯烃是癸烯；其它步骤和条件与实施例5一致。
[0071]
对比例6
[0072]
一种超低温钻井液基液的制备方法如实施例5所述，所不同的是：蒙脱土k-10与氯化锌的质量比为10：1；其它步骤和条件与实施例5一致。
[0073]
对比例7
[0074]
一种超低温钻井液基液的制备方法如实施例5所述，所不同的是：将质量比为0.01:1 的催化剂混合物和己烯进行反应；其它步骤和条件与实施例5一致。
[0075]
试验例1
[0076]
对实施例1～6和对比例1～7制得的钻井液基液依次记为f1、f2、f3、f4、f5、f6、 df1、df2、df3、df4、df5、df6和df7，并对其在-55℃的性能进行检测，检测结果见表1。
[0077]
表1钻井液基液在-55℃性能测试
[0078][0079]
通过表1的数据可以看出，在超低温实验中，本发明制备方法所得钻井液基液在超低温下表现出了更良好的性能，且无刺激性气味，化学稳定性强。
[0080]
综上，本发明的超低温钻井液基液，能够满足极地钻井的需要。
[0081]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0082]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0083]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。