鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鉆井液用抑制劑及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑及其制備方法；該鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，原料按重量份數(shù)組成為淀粉20份至30份、醛類30份至38份、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀5份至10份、酸性引發(fā)劑1份至5份、水25份至35份。本發(fā)明鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑較國內(nèi)常用鉆井液用抑制劑有很強的抑制效果；本發(fā)明中原料淀粉來源廣，價格便宜，從而降低了生產(chǎn)成本；本發(fā)明得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑無毒且易生物降解，不會對環(huán)境造成污染；本發(fā)明鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑不含無用或有不良副作用的陰離子或陰離子基團,不會對鉆井液或其他鉆井作業(yè)造成損害。
【專利說明】鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井液用抑制劑及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界各國油氣消耗量的日益增加，以及全世界石油天然氣儲量的遞減。石油鉆井開采工作逐漸由淺表油氣儲層開采向深部油層、高難度儲層轉(zhuǎn)移，鉆遇復(fù)雜地層情況直線上升，施工難度逐漸增大，鉆井施工成本增幅較大。泥頁巖井段井壁不穩(wěn)定仍然是世界各國鉆井工藝技術(shù)未能徹底解決的難題。若不能很好的解決泥頁巖井段井壁不穩(wěn)定問題，就很可能造成井下事故頻繁發(fā)生，鉆井作業(yè)綜合成本很高，工期延長，損害油氣層，甚至造成工程報廢。鉆井施工中鉆遇水敏性泥頁巖地層時，由于這類地層中含有蒙脫石、伊利石或者伊蒙混層的粘土礦物，會在鉆井液的濾失液水化作用下，發(fā)生膨脹、破碎、剝落散塌等物理和化學(xué)作用，引起井眼縮徑、井壁坍塌等復(fù)雜情況，造成卡鉆、憋漏地層等惡性事故的發(fā)生，嚴重影響了鉆井速度。大幅度提高了鉆井成本，損害了油氣層。目前，國內(nèi)外對強水敏地區(qū)，一類方法是采用油基鉆井液進行作業(yè)，但油基鉆井液具有成本高，環(huán)境污染嚴重，井口作業(yè)安全難以控制。另一類方法則是以單一無機鹽或者有機鹽為抑制核心的，使用該種鉆井液通過大量的現(xiàn)場應(yīng)用，表現(xiàn)了一定的抑制能力，在一定程度上能夠解決水敏性泥頁巖井段井壁不穩(wěn)定的問題。但是也存在諸多缺陷，主要表現(xiàn)在:(I)鉆井液中在加入抑制性金屬離子的同時，無法避免的加入了 Cl—、CH3COO-等大分子量的陰離子或陰離子團。這些陰離子或陰離子團對整個鉆井液體系性能沒有積極貢獻。不但占用了大量的化學(xué)空間，造成單位體積內(nèi)鉆井液含有無用物質(zhì)的質(zhì)量加大，而且某些陰離子如Cl—，對于測井作業(yè)有負面影響。(2)單一無機鹽或者有機鹽，其在鉆井液中的抑制作用是通過陽離子壓縮粘土顆粒表面雙電層來實現(xiàn)的。然而，由于單一無機鹽或有機鹽中不可避免的含有大量的陰離子，在增加礦化度的同時，真正有用的陽離子并沒有增加，對鉆井液的抑制作用也沒有增強，反而導(dǎo)致鉆井液流變性和造壁性變壞。為了調(diào)整鉆井液性能，又要加入大量的處理劑,增加了鉆井液成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑及其制備方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決油基鉆井液成本高、環(huán)境污染嚴重和井口作業(yè)安全難以控制；單一無機鹽或者有機鹽為抑制核心的鉆井液抑制效果差和成本高的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，原料按重量份數(shù)組成為淀粉20份至30份、醛類30份至38份、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀5份至10份、酸性引發(fā)劑1份至5份、水25份至35份。
[0005]下面是對上述發(fā) 明技術(shù)方案之一的進一步優(yōu)化或/和改進:
上述鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑按下述方法得到，將所需量的淀粉、醛類、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀和水加入反應(yīng)釜中并混均，用堿度調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH為6至8.5，然后加入所需量的酸性引發(fā)劑并混均，加熱反應(yīng)釜至反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度為60°C至100°C，回流反應(yīng)16小時至24小時得到鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑。
[0006]上述醛類為甲醛；或者醛類為乙醛；或者醛類為甲醛和乙醛的混合物。
[0007]上述甲醛為工業(yè)級甲醛；乙醛為工業(yè)級乙醛。
[0008]上述酸性引發(fā)劑為硫酸氫鈉、三氟化硼乙醚絡(luò)、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、對甲苯磺酸中的一種以上混合物；或/和，反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度升到60°C至100°C的加熱時間為10分鐘至30分鐘。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑的制備方法，按下述進行，將所需量的淀粉、醛類、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀和水加入反應(yīng)釜中并混均，用堿度調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH為6至8.5，然后加入所需量的酸性引發(fā)劑并混均，加熱反應(yīng)釜至反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度為60°C至100°C，回流反應(yīng)16小時至24小時得到鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑。
[0010]下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案之二的進一步優(yōu)化或/和改進:
上述醛類為甲醛；或者醛類為乙醛；或者醛類為甲醛和乙醛的混合物。
[0011]上述甲醛為工業(yè)級甲醛；乙醛為工業(yè)級乙醛。
[0012]上述酸性引發(fā)劑為硫酸氫鈉、三氟化硼乙醚絡(luò)、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、對甲苯磺酸中的一種以上混合物；或/和，反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度升到60°C至100°C的加熱時間為10分鐘至30分鐘。
`[0013]本發(fā)明鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑較國內(nèi)常用鉆井液用抑制劑有很強的抑制效果；本發(fā)明中原料淀粉來源廣，價格便宜，從而降低了生產(chǎn)成本；本發(fā)明得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑無毒且易生物降解，不會對環(huán)境造成污染；本發(fā)明鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑不含無用或有不良副作用的陰離子或陰離子基團，不會對鉆井液或其他鉆井作業(yè)造成損害。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。
[0015]實施例1，該鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，原料按重量份數(shù)組成為淀粉20份至30份、醛類30份至38份、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀5份至10份、酸性引發(fā)劑1份至5份、水25份至35份。
[0016]實施例2，該鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，原料按重量份數(shù)組成為淀粉20份或30份、醛類30份或38份、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀5份或10份、酸性引發(fā)劑1份或5份、水25份或35份。
[0017]實施例3，該鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑按下述制備方法得到，將所需量的淀粉、醛類、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀和水加入反應(yīng)釜中并混均，用堿度調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH為6至8.5，然后加入所需量的酸性引發(fā)劑并混均，加熱反應(yīng)釜至反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度為60°C至100°C，回流反應(yīng)16小時至24小時得到鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑。本發(fā)明鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑為膠體，也可將本發(fā)明鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑進一步處理得到膏狀物；或者將本發(fā)明鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑干燥處理得到質(zhì)量百分含水量小于10%的粉劑；粉劑保存方便、便于運輸。
[0018]實施例4，作為上述實施例的優(yōu)化，實施例4中醛類為甲醛；或者醛類為乙醛；或者醛類為甲醛和乙醛的混合物。
[0019]實施例5，作為上述實施例的優(yōu)化，實施例5中甲醛為工業(yè)級甲醛；乙醛為工業(yè)級乙醛。
[0020]實施例6，作為上述實施例的優(yōu)化，實施例6中酸性引發(fā)劑為硫酸氫鈉、三氟化硼乙醚絡(luò)、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、對甲苯磺酸中的一種以上混合物；或/和，反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度升到60°C至100°C的加熱時間為10分鐘至30分鐘。
[0021]下面是對本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑和國內(nèi)鉆井液常用抑制劑的對比試驗:
對比試驗一(實驗室階段)
將本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑、KCl和聚合鹽分別溶于水中配置成相同體積的三份質(zhì)量百分比濃度分別為15%的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑溶液、KCl溶液和聚合鹽溶液，在三份溶液中分別加入6目至10目的新疆夏子街坂土顆粒50.1 g、50.1 g和50.2g，然后分別將其放置在120°C下，熱滾16小時，冷卻后用40目篩網(wǎng)沖洗干凈后，放入烘箱，在100°C烘干至恒重，計算得到平均滾動回收率見表1所示。
[0022]從表1可以看出，聚合鹽溶液的巖屑回收率、KCl溶液的巖屑回收率和本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑溶液的巖屑回收率分別為65.96%,53.23%和76.61%，說明本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑較聚合鹽和KCl的抑制性有很大提高，具有很強的抑制效果。
[0023]對比試驗二 (現(xiàn)場模擬實驗)
基漿的配置:分別將坂土、Na2C03、K0H、PHMA-2、JT-888和CMC溶解在水中配置成基漿，坂土、Na2C03、KOH、PHMA-2、JT-888和CMC在基漿中的質(zhì)量百分含量分別為4%、0.2%、0.2%、
0.2%、0.5%和0.2% ;基漿的平均性能參數(shù)如表2所示；將配置好的基漿平均分成三份，在第一份基漿中加入KCl，KCl在第一份基漿中的質(zhì)量百分含量為7%，加入KCl的基漿的平均性能參數(shù)如表3所示；在第二份基漿中加入本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑在第二份基漿中的質(zhì)量百分含量為15%，加入本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑的基漿的平均性能參數(shù)如表4所示；在第三份基漿中加入聚合鹽，聚合鹽在第三份基漿中的質(zhì)量百分含量為15%，加入聚合鹽的基漿的平均性能參數(shù)如表5所示。
[0024]從表2至表5可以看出，基漿、在基漿中加入KCl、在基漿中加入本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑和在基漿中加入聚合鹽的平均回收率分別為56.88%,67.58%,92.4%和90.2% ;說明在基漿中加入本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑較基漿和在基漿中加入KCl的抑制性有很大提高，具有很強的抑制效果；基漿、在基漿中加入KC1、在基漿中加入本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑和在基漿中加入聚合鹽的平均失水分別為5.8 ml,6.2 ml,4.4 ml和4.6 ml;說明在基漿中加入本發(fā)明上述實施例得到的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑較基漿、在基漿中加入KCl和在基漿中加入聚合鹽的失水都有不同幅度的降低，本發(fā)明上述實施例得到
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，其特征在于原料按重量份數(shù)組成為淀粉20份至30份、醛類30份至38份、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀5份至10份、酸性引發(fā)劑1份至5份、水25份至35份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，其特征在于該鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑按下述方法得到，將所需量的淀粉、醛類、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀和水加入反應(yīng)釜中并混均，用堿度調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH為6至8.5，然后加入所需量的酸性引發(fā)劑并混均，加熱反應(yīng)釜至反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度為60°C至100°C，回流反應(yīng)16小時至24小時得到鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，其特征在于醛類為甲醛；或者醛類為乙醛；或者醛類為甲醛和乙醛的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，其特征在于甲醛為工業(yè)級甲醛；乙醛為工業(yè)級乙醛。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑，其特征在于酸性引發(fā)劑為硫酸氫鈉、三氟化硼乙醚絡(luò)、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、對甲苯磺酸中的一種以上混合物；或/和，反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度升到60°C至100°C的加熱時間為10分鐘至30分鐘。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑的制備方法，其特征在于按下述進行，將所需量的淀粉、醛類、愈創(chuàng)木酚磺酸鉀和水加入反應(yīng)釜中并混均，用堿度調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH為6至8.5，然后加入所需量的酸性引發(fā)劑并混均，加熱反應(yīng)釜至反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度為60°C至100°C，回流反應(yīng)16小時至24小時得到鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑的制備方法，其特征在于醛類為甲醛；或者醛類為乙醛；或`者醛類為甲醛和乙醛的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑的制備方法，其特征在于甲醛為工業(yè)級甲醛；乙醛為工業(yè)級乙醛。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的鉆井液用仿油基鉆井液強抑制劑的制備方法，其特征在于酸性引發(fā)劑為硫酸氫鈉、三氟化硼乙醚絡(luò)、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、對甲苯磺酸中的一種以上混合物；或/和，反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度升到60°C至100°C的加熱時間為10分鐘至30分鐘。
【文檔編號】C09K8/035GK103497743SQ201310427447
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】張川, 陳劍德, 李明, 高磊, 宋元輝, 趙海存, 趙建, 白黎年, 張祖海, 白楊 申請人:新疆貝肯能源工程股份有限公司