CN101624517B - 钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油钻井液稀释剂及其制备工艺。它由以下原料制备而成：主要成分为木质素磺酸钙的酸法造纸废液，硫酸亚铁，硫酸，用于氧化金属离子制备硫酸高铁置换剂的双氧水，高锰酸钾。本稀释剂对环境无污染，热稳定性好，造价低廉，它具有良好的泥浆性能、更高的热稳定性、良好的降失水性和较强的抗电解质能力。本工艺将硫酸亚铁经过反应生成硫酸高铁，起到良好的置换和络合作用，同时利用高锰酸钾的强氧化性，克服了高锰酸钾溶解度低难以应用的问题，所制备的铁锰木质素磺酸盐稀释剂与现在钻井行业应用的泥浆体系相一致，同时还可以与其他的外加剂相配伍复合应用，此产品价格比照铁铬盐及铬木质素磺酸盐也基本相近，具有质优价廉性价比高的优点。

Description

钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂及其制备工艺

技术领域

本发明涉及石油钻井液稀释剂及其制备工艺。

背景技术

目前，钻井工业中所使用的泥浆稀释剂按成分可划分为两类，含铬产品和无铬产品，常用的含铬产品包括铁铬木质素磺酸盐、铬木质素磺酸盐、腐殖酸类和单宁酸类稀释剂产品，这些产品为保证具有良好的稀释效果都或多或少的使用重铬酸钠作为原材料，而铬是重金属元素，已经有国家立法限制使用对环境有污染的重金属元素，含铬泥浆稀释剂的淘汰、取缔是油田泥浆稀释剂的发展趋势。近几年来，无铬泥浆稀释剂的开发、应用取得了很大成果，科研工作者利用丙烯酸、丙烯酰胺和有机硅等有机原料合成的高分子化合物产品在油田钻井行业中开始使用，取得了不错的效果。但由于所采用的原材料价格昂贵，其成本远高于铁铬盐及铬木质素磺酸盐等产品，经济效益低，难以推广使用。另外，上世纪八十年代国外有研究人员利用硫酸亚铁作为置换剂，二氧化锰作为氧化剂合成出无铬的铁锰木质素磺酸盐，但是由于其性能差、耐热稳定性只有85℃，也没有得到很好的推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种对环境无污染、热稳定性好、造价低廉的钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂及其制备工艺。

本发明的技术解决方案是：

钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂，它由以下原料制备而成：主要成分为木质素磺酸钙的酸法造纸废液，硫酸亚铁，硫酸，用于氧化金属离子制备硫酸高铁置换剂的双氧水，高锰酸钾；

各原料的浓度及重量份数为：主要成分为木质素磺酸钙的酸法造纸废液浓度为44～52％、190～220重量份，硫酸亚铁为浓度为85％的7水硫酸亚铁45～65重量份，硫酸的浓度为92％、6～12重量份，双氧水的浓度为35％、8～12重量份，高锰酸钾的浓度为99％、6～9重量份；

上述钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂的制备工艺包括以下步骤：

a、在配料罐中依次加入6～14重量份水、6～12重量份浓度为92％的硫酸、45～65重量份浓度为85％的7水硫酸亚铁，同时进行搅拌，再将8～12重量份浓度为35％的双氧水通过压料罐从配料罐的底部缓慢加入，控制反应温度不超过80℃，制备硫酸高铁置换剂，要求当量浓度：7.0～10.0N；

b、常温状态下在反应釜中依次加入190～220重量份浓度为44～52％的造纸废液和上述过程制备的硫酸高铁置换剂，加完后在20～40分钟内将反应釜内温度升到70～100℃，保温20～40分钟后，将置换好的物料放到真空抽滤机上抽滤，除去反应生成的沉淀物硫酸钙杂质；

c、将除去硫酸钙杂质的滤液放入反应釜中并为反应釜内滤液加热，在反应釜内温度达到50～70℃时向反应釜中加入用水溶解后浓度为15％的高锰酸钾40～60重量份，加完后在10分钟以内将温度升至70～100℃，保温20～40分钟后氧化完成可以出料；

d、将从反应釜出来的液料用喷雾干燥塔在280～320℃温度下喷雾瞬间干燥，便可得到棕色粉末状成品。

本发明的技术效果是：采用本制备工艺制取的稀释剂具有对环境无污染、热稳定性好、造价低廉的优点，这种稀释剂具有良好的泥浆性能、更高的热稳定性、良好的降失水性和较强的抗电解质能力。这种稀释剂具有优良的稀释性能，降低泥浆滤失效果显著，用于淡水泥浆的稀释性能优于盐水泥浆，其抗温可达150℃，可与其它类型泥浆处理剂配伍使用。

本制备工艺将硫酸亚铁经过反应生成硫酸高铁，起到良好的置换和络合作用，同时利用高锰酸钾的强氧化性，克服了高锰酸钾溶解度低难以应用的问题，所制备的铁锰木质素磺酸盐稀释剂抗高温性可达到150℃，与现在钻井行业应用的泥浆体系相一致，同时还可以与其他的外加剂相配伍复合应用，而且此产品的价格比照铁铬盐及铬木质素磺酸盐也基本相近，具有质优价廉性价比高的优点。

Claims (4)

1.钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂，其特征在于它由以下原料制备而成：主要成分为木质素磺酸钙的酸法造纸废液，硫酸亚铁，硫酸，双氧水，高锰酸钾；

各原料的浓度及重量份数为：主要成分为木质素磺酸钙的酸法造纸废液浓度为44～52％、160～250重量份，硫酸亚铁为浓度为85％的7水硫酸亚铁21～93重量份，硫酸的浓度为92％、4～19重量份，双氧水的浓度为35％、5～18重量份，高锰酸钾的浓度为99％、3～11重量份；

制备上述钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂的工艺包括以下步骤：

a、在配料罐中依次加入6～14重量份水、4～19重量份浓度为92％的硫酸、21～93重量份浓度为85％的7水硫酸亚铁，同时进行搅拌，再将5～18重量份浓度为35％的双氧水通过压料罐从配料罐的底部缓慢加入，控制反应温度不超过80℃，制备硫酸高铁置换剂，要求当量浓度：7.0～10.0N；

b、常温状态下在反应釜中依次加入160～250重量份浓度为44～52％的造纸废液和上述过程制备的硫酸高铁置换剂，加完后在20～40分钟内将反应釜内温度升到70～100℃，保温20～40分钟后，将置换好的物料放到真空抽滤机上抽滤，除去反应生成的沉淀物硫酸钙杂质；

c、将除去硫酸钙杂质的滤液放入反应釜中并为反应釜内滤液加热，在反应釜内温度达到50～70℃时向反应釜中加入用水溶解后浓度为15％的高锰酸钾20～73重量份，加完后在10分钟以内将温度升至70～100℃，保温20～40分钟后氧化完成可以出料；

d、将从反应釜出来的液料用喷雾干燥塔在280～320℃温度下喷雾瞬间干燥，便可得到棕色粉末状成品。

2.如权利要求1所述的钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂，其特征在于各原料的浓度及重量份数为：主要成分为木质素磺酸钙的酸法造纸废液浓度为48％、200重量份，硫酸亚铁为浓度85％的7水硫酸亚铁50重量份，硫酸的浓度为92％、8重量份，双氧水的浓度为35％、11重量份，高锰酸钾的浓度为99％、7重量份。

3.制备权利要求1所述的钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂的工艺，其特征在于它包括以下步骤：

a、在配料罐中依次加入6～14重量份水、4～19重量份浓度为92％的硫酸、21～93重量份浓度为85％的7水硫酸亚铁，同时进行搅拌，再将5～18重量份浓度为35％的双氧水通过压料罐从配料罐的底部缓慢加入，控制反应温度不超过80℃，制备硫酸高铁置换剂，要求当量浓度：7.0～10.0N；

b、常温状态下在反应釜中依次加入160～250重量份浓度为44～52％的造纸废液和上述过程制备的硫酸高铁置换剂，加完后在20～40分钟内将反应釜内温度升到70～100℃，保温20～40分钟后，将置换好的物料放到真空抽滤机上抽滤，除去反应生成的沉淀物硫酸钙杂质；

c、将除去硫酸钙杂质的滤液放入反应釜中并为反应釜内滤液加热，在反应釜内温度达到50～70℃时向反应釜中加入用水溶解后浓度为15％的高锰酸钾20～73重量份，加完后在10分钟以内将温度升至70～100℃，保温20～40分钟后氧化完成可以出料；

d、将从反应釜出来的液料用喷雾干燥塔在280～320℃温度下喷雾瞬间干燥，便可得到棕色粉末状成品。

4.如权利要求3所述钻井液用铁锰木质素磺酸盐稀释剂的制备工艺，其特征在于它包括以下步骤：

a、在配料罐中依次加入10重量份水、8重量份浓度为92％的硫酸、50重量份浓度为85％的7水硫酸亚铁，同时进行搅拌，再将11重量份浓度为35％的双氧水通过压料罐从配料罐的底部缓慢加入，控制反应温度不超过80℃，制备硫酸高铁置换剂，要求当量浓度：7.0～10.0N；

b、常温状态下在反应釜中依次加入200重量份浓度为48％的造纸废液和上述过程制备的硫酸高铁置换剂，加完后在30分钟内将反应釜内温度升到85℃，保温30分钟后，将置换好的物料放到水平履带式真空抽滤机上抽滤，除去反应生成的沉淀物硫酸钙杂质；

c、将除去硫酸钙杂质的滤液放入反应釜中，在60℃下加入用水溶解后浓度为15％的高锰酸钾46重量份，加完后在10分钟以内将温度升至85℃，保温20～40分钟后氧化完成可以出料；

d、将从反应釜出来的液料用喷雾干燥塔在300℃温度下喷雾瞬间干燥，便可得到细度在30目以下的棕色粉末状成品。