CN101260290A - 一种环境友好型钻井液(efd) - Google Patents

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腾学清
孙明波
马义林
周志世
邹盛礼
张斌
骆发前
杨忠锋
杜小勇
罗东红
尹达
唐海雄
史鸿祥
胥志雄
魏宏安
盛勇
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Abstract

本发明属于油田钻井液体系,是利用天然高分子材料、生物油和脂类进行改性合成和脂化反应得到的产物替代目前油田“三磺”钻井液中磺化石油沥青、矿物油类润滑剂、磺化褐煤及酚醛树脂类有害化学处理剂,使钻井液生物毒性、生物降解性和其他性能指标完全达到环保和施工要求。本发明所述钻井液基础配方为:EFD包被剂或增粘剂占0.2-2.0%、EFD降滤失剂占0.5-5.0%、EFD生物润滑剂占0.5-8.0%、EFD植物沥青降塌剂占0.5-8.0%,其介质为清水(有机盐或无机盐水)或坂土浆(有机或无机盐水浆),加重剂根据具体要求添加。

Description

一种环境友好型钻井液(EFD)
技术领域
本环境友好型钻井液(EFD)属于油田钻井液体系,是利用天然高分子材料、生物油和脂类进行改性合成和指化反应得到的产物替代目前油田“三磺”钻井液中磺化石油沥青、矿物油类润滑剂、磺化褐煤及酚醛树脂类有害化学处理剂,达到保护环境的目的。
背景技术
目前,油田钻井液体系以“三磺”钻井液、聚磺钻井液为主兼有个别“环保”钻井液使用。其中“三磺”钻井液和聚磺钻井液采用石油沥青作为防塌剂、矿物油类作为润滑剂和磺化酚醛树脂及褐煤作为降滤失剂,钻井液颜色为粘糊状黑褐色,其生物毒性和生物降解性均达不到环保要求。而个别“环保”钻井液,其润滑剂主要由矿物油、乳化剂和清水组成,防塌剂采用矿物石蜡,虽然钻井液颜色变浅了,但生物毒性和生物降解性并没有改变,且该类“环保”钻井液使用温度低于120℃,推广受到环保要求及温度极大限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境友好型钻井液,本钻井液利用天然高分子材料、生物油和脂类进行改性合成和脂化反应得到的产物替代目前“三磺”钻井液中磺化石油沥青、矿物油类润滑剂、磺化褐煤及酚醛树脂类有害化学处理剂,达到保护环境的目的。
本发明采用的技术解决方案是:
EFD化学处理剂应具备三个条件:一、生物毒性、生物降解性和外观颜色达到环保要求:二、具有水溶性、油容性或酸溶性,达到保护油气层的目的要求:三、性能指标能满足施工要求:本环境友好型钻井液(EFD)中EFD包被剂或增粘剂为无毒无害耐高温抗盐聚合物(生物聚合物)类、EFD降滤失剂为无毒无害耐高温抗盐聚合物(生物聚合物或天然高分子材料改性类)、EFD润滑剂完全采用生物油、脂类经脂化反应得到的产物(不含矿物油和矿物石蜡)及EFD防塌剂采用天然植物脂类经脂化反应所得到的产物(不含矿物油、矿物石蜡及石油沥青)。
本发明中所述EFD包被剂或增粘剂、EFD降滤失剂、EFD生物润滑剂及EFD植物沥青防塌剂应符合以下技术指标。
表一 EFD包被剂或增粘剂技术指标
Figure A20081000096000041
表二 EFD降滤失剂技术指标
Figure A20081000096000042
表三 EFD生物润滑剂技术指标
  项目   技术指标
  外观   浅黄色液体
  10%淡水浆中润滑系数降低率,%(加试样0.5%)   ≥50.0
  10%盐水浆中润滑系数降低率,%(加试样0.5%)   ≥50.0
  起泡率,%   ≤10.0
  生物毒性EO50(mg/l)   ≥10.0万
  矿物油或石蜡含量,%   无
表四 EFD植物沥青防塌剂技术指标
  项目   技术指标
  外观   浅黄色或白色粘稠液体
  HTHP滤失量,ml/30min   ≤30.0
  生物毒性EO50(mg/l)   ≥10.0万
  矿物油或石蜡含量,%   无
本环境友好型钻井液(EFD)基础配方为(重量比):EFD包被剂或增粘剂占0.2-2.0%、EFD降滤失剂占0.5-5.0%、EFD生物润滑剂占0.5-8.0%、EFD植物沥青降塌剂占0.5-8.0%,其介质为清水(有机盐或无机盐水)或坂土浆(有机或无机盐水浆),加重剂根据具体要求添加。
本环境友好型钻井液(EFD)生物毒性EO50(mg/l)≥10.0万,生物降解性BOD5/CODCR(%)≥50.0,完全达到环保要求,耐高温≥180℃,抗盐10.0%以上,其性能可以满足各种复杂条件钻井施工要求。在各油田推广应用每年可减少矿物油、石油沥青及有害化学处理使用量20万吨,减少有害液体排放量180万M3,每年可产生经济效益大约20亿元,提高农林收入8亿元,并具有良好社会效益。将本发明应用到中东、非洲及中亚地区等国外各油田中方承包的钻井作业中,可树立良好国际形象。
具体实施方式
坂土浆的配制:取蒸馏水1000ml,低速搅拌下加入40.0g试验用膨润土,Na2CO31.5g,KOH1.5g,连续搅拌20min后,在25℃±2℃温度下,置密闭容器中水化24h备用。
以下经过实例进一步说明本发明的基础配方和性能指标。
实例1
2%坂土浆+0.5%EFD包被剂+3.5%EFD降滤失剂+1.0%EFD生物润滑剂+3.0%EFD植物沥青防塌剂+10.0%KCl+28.0%石灰石粉(加重剂),生物毒性EO50(mg/l)>10.0万,生物降解性(%)58.6,岩屑回收率(%)90.3、渗透率恢复值(%)91.2。其性能指标如下:
表五实例1性能指标
  试验条件   ρg/cm3   AVmpa.s   PVmpa.s   YPpa   G10S/G10minPa/Pa   HTHPFLml/mm   PH   Kf
  热滚前   1.20   85.3   /   /   /   10.6/1.2   9.0   /
  120℃×48h   1.20   85.1   48.0   18.0   2.1/8.0   11.3/1.3   9.0   0.0251
  140℃×24h   1.20   78.3   38.4   15.4   2.0/7.5   12.5/1.5   9.0   0.0306
  160℃×16h   1.20   65.8   29.7   13.9   1.8/7.2   13.6/2.0   8.5   0.0264
  180℃×16h   1.20   54.2   23.8   9.0   1.5/6.5   14.1/2.0   8.5   0.0288
实例2
4%坂土浆+0.3%EFD包被剂+4.0%EFD降滤失剂+2.0%EFD生物润滑剂+3.0%EFD植物沥青防塌剂+4.0%KCl+重晶石粉(密度1.80g/cm3),生物毒性EO50(mg/l)>10.0万,生物降解性(%)51.8,岩屑回收率(%)92.5、渗透率恢复值(%)88.3。其性能指标如下:
表六实例2性能指标
  试验条件   ρg/cm3   AVmpa.s   PVmpa.s   YPpa   G10S/G10minPa/Pa   HTHPFLml/mm   PH   Kf
  热滚前   1.80   104.5   65.0   32.0   3.5/13.5   10.6/2.0   9.5   0.0518
  140℃×48h   1.80   98.3   57.1   27.4   3.0/11.3   12.8/2.5   9.0   0.0631
  160℃×24h   1.80   85.4   48.5   19.8   2.5/9.9   14.3/2.4   9.0   0.0507
  180℃×16h   1.80   76.6   39.1   15.0   2.0/8.1   18.0/2.5   8.5   0.0414
实例3
4%盐水+1.0%EFD增粘剂+4.0%EFD降滤失剂+1.0%EFD生物润滑剂+3.0%EFD植物沥青防塌剂,生物毒性EO50(mg/l)>10.0万,生物降解性(%)68.3,岩屑回收率(%)98.2、渗透率恢复值(%)94.5。其性能指标如下:
表七实例3性能指标
  试验条件   ρg/cm3   AVmpa.s   PVmpa.s   YPpa   G10S/G10minPa/Pa   HTHPFLml/mm   PH   Kf
  热滚前   1.08   95.4   48.7   15.8   1.5/7.5   10.8/0   9.5   0.0196
  140℃×16h   1.08   87.3   38.2   13.7   1.3/7.0   11.4/0   9.0   0.0268
  160℃×16h   1.08   75.8   29.7   10.4   1.0/6.3   12.8/0   9.0   0.0331
  180℃×16h   1.08   50.9   18.6   8.8   0.8/5.4   15.4/0   8.5   0.0448
以上实例说明,本发明生物毒性、生物降解性及其性能指标完全达到环保和施工要求。

Claims (6)

1. 一种环境友好型钻井液(EFD),其特征是基础配方使用生物类化学处理剂,其生物毒性、生物降解性及性能指标完全达到环保和施工要求。
2. 根据权利要求1所述的一种环境友好型钻井液(EFD),其特征是基础配方为:EFD包被剂或增粘剂占0.2-20%、EFD降滤失剂占0.5-5.0%、EFD生物润滑剂占0.5-8.0%、EFD植物沥青防塌剂占0.5-8.0%、其介质为清水(有机盐或无机盐水)或坂土浆(有机或无机盐水浆),加重剂根据具体要求添加。
3. 根据权利要求1所述的一种环境友好型钻井液(EFD),其特征是不含有石油沥青、矿物石蜡、矿物油类润滑剂及磺化褐煤和磺化酚醛树脂对环境有害的化学处理剂。
4. 根据权利要求1所述的一种环境友好型钻井液(EFD),其特征是生物毒性EO50(mg/l)≥10.0万、生物降解性(%)≥50.0,岩屑回收率(%)≥90.0、渗透率恢复值(%)≥85.0。
5. 根据权利要求1所述的一种环境友好型钻井液(EFD),其特征是耐温≥180℃,抗盐≥10.0%。
6. 根据权利要求1所述的一种环境友好型钻井液(EFD),其特征是所使用的EFD生物润滑剂和EFD植物沥青防塌剂不含矿物油、矿物石蜡和石油沥青成份。
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