CN102660238B - 利用菌糠制备钻井液用非渗透降滤失剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是利用食用菌菌糠制备钻井液用的非渗透降滤失剂。将来自食用菌生产现场的高含水的湿菌糠风干后碾碎过20目筛，作为组分A；取过20目筛或更细的水溶性高分子物质作为组分B；按比例将组分A与组分B混合均匀即得钻井液用非渗透降滤失剂；最佳比例是按质量百分比组分A占55-95份，组分B占的份数等于从100减去组分A占的份数。

Description

利用菌糠制备钻井液用非渗透降滤失剂的方法

技术领域

本发明涉及用于油气田的化学助剂领域，同时涉及种植业下脚料的利用领域。具体涉及一种食用菌种植下脚料-菌糠制备用于配制超低渗透钻井液的非渗透降滤失剂的方法。

背景技术

在油气井钻井过程中，为了维持井壁的稳定性、防止井壁坍塌并使井眼尺寸尽可能地规则均匀，要求尽可能防止钻井夜向地层渗透滤失甚至漏失；阻止钻井液向储层地层漏失和滤失则是保护储层的基本要求。因此，防塌、防漏和保护储层这些工程目标中具有一个共同的任务：必须采取一切技术手段阻止井筒流体进入井壁或者地层。目前，在正压差条件下的裸眼井段钻进中，对于孔隙率高、渗透率高的地层，阻止井筒流体进入井壁或者地层的技术方法主要是封堵法。

降滤失剂又叫降失水剂，是在钻井技术领域使用至少60年了的术语，为了避免术语的混淆这里称之为传统降滤失剂。传统降滤失剂一般用于钻进低孔隙率和渗透率的地层，其性能的检测以滤纸为过滤介质；滤纸的的孔道直径范围较窄，多数在0.5-5微米的范围。非渗透降滤失剂是近十几年才出现的术语，非渗透降滤失剂一般用于钻进高孔隙率和高渗透率的地层，其性能的检测以砂床为过滤介质；砂床的孔道直径范围很宽，多数在10-200微米的范围。所以砂床的封堵需要使用一部分粒径在数十微米以上的粒状材料，而滤纸的封堵仅需要使用一部分粒径在1微米左右的粒状材料；钻井液内的粘土粒子就适合于封堵滤纸孔道。加有非渗透降滤失剂的膨润土悬浮液，能在砂床孔道浅部形成致密封堵层，以至于悬浮液的水分难以渗过该封堵层；而加有传统降滤失剂的膨润土悬浮液不能在砂床孔道浅部形成致密封堵层，以至于其悬浮液水分进入砂床孔道深部或者通过孔道渗漏出来。

封堵地层孔隙、裂缝的技术最常依循的原理包括三种作用的叠加：第一种作用是刚性颗粒（如粘土、碳酸钙、重晶石等）在孔隙、裂缝的入口附近相互拥挤形成尺寸显著小于地层孔隙、裂缝尺寸的小孔隙；柔性颗粒在压差推动下挤入并停留在这些小孔隙内，使孔隙尺寸进一步缩小；尺寸显著小于柔性颗粒的水溶性高分子填充于相邻柔性颗粒之间、柔性颗粒与刚性颗粒之间的微小间隙内。这三种作用叠加就可以在孔隙、裂缝的入口附近形成致密的超低渗透的封堵层。

申请号为200710014322.1的中国专利申请提出一种钻井用非渗透降滤失剂：将木质纤维素粉碎至0.074mm（可称为超细木质纤维），然后与硅微粉、聚氨酯粉按一定质量比混合均匀即得到石油钻井用非渗透降滤失剂。其中超细木质纤维与聚氨酯粉属于有变形变软性能的封堵粒子。

西南石油大学谢彬强的硕士学文论文“超低渗透钻井液的研究”（2006年4月）合成出了具有双亲结构的三元共聚物AM/DMAAC/AANa(简称XG)，作为有变形变软性能的封堵粒子。

由上述两篇文献代表的现有的制备钻井液用非渗透降滤失剂的制备，需要使用超细木质纤维粉、聚氨酯或其它昂贵的聚合物，因此成本较高。本发明的目的是利用具有超细纤维形态结构的食用菌菌糠制备钻井液用非渗透降滤失剂，达到显著降低制备成本的实用性效果。

发明内容

本发明的技术方案是采用菌糠作为有变形变软性能的封堵粒子，来制备低成本的非渗透降滤失剂。

食用菌菌糠又叫做废菌筒、菌渣等，是栽培各种食用菌类后剩下的废弃物。食用菌栽培原料的主要基质有棉籽壳、木屑、稻草、玉米芯、甘蔗渣及多种农业秸秆、发酵废料(如酒糟、醋糟等)。这些基质在栽培后，其中部分物质在栽培过程中已被食用菌吸收利用，经过生物反应破坏了纤维质生物原料的紧密结构，菌糠主要成分是在某种程度上发生了部分降解的纤维素、半纤维素、木质素和菌体蛋白。所以菌糠的颗粒的疏松易碎，强度显著低于其主体原料（玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣等）的颗粒强度；从粉碎至相同的细度所消耗的能量来比较，菌糠的粉碎所需能量比其主体原料的粉碎所需能量低得多。目前利用菌糠的途径主要有：向新配食用菌栽培基质内掺加少量菌糠、制作菌糠饲料、生物有机肥、燃料和生物提取等。而对于利用菌糠制备钻井液用非渗透降滤失剂目前国内外未见报道。

本发明基于菌糠的上述特点，设想并试验验证了其粉末颗粒在钻井液中吸水溶胀后具有变形变软性能，因此以其作为封堵粒子，来制备低成本的非渗透降滤失剂。

鉴于一般钻井液中有大量的粘土可以起刚性颗粒的作用，所以按本发明方法制备非渗透降滤失剂时只需要含有柔性颗粒与水溶性高分子物质即可；所述的柔性颗粒即菌糠；所述的水溶性高分子取自水溶性纤维素衍生物、水溶性淀粉衍生物、瓜尔胶、田菁胶、以丙烯酸类单体均聚或共聚所得高分子物质。所述的水溶性高分子物质可以作为传统降滤失剂，利用水溶性高分子物质制备非渗透降滤失剂不是本发明的创新，而利用菌糠制备非渗透降滤失剂才是本发明的创新。

具体实施方式

实施例1

    本发明的方法是，将来自食用菌生产现场的高含水的湿菌糠风干、碾碎过20目筛，作为组分A；取过20目筛或更细的水溶性高分子物质作为组分B；按比例将组分A与组分B混合均匀即得钻井液用非渗透降滤失剂；最佳比例是按质量百分比组分A占55-95份，组分B占的份数等于从100减去组分A的份数。

按质量比取65份组分A，35份羧甲基淀粉钠盐，混合均匀即为非渗透降滤失剂。其封堵性能按下述方法进行测试：

第一步:以24克钠基膨润土和400立方厘米水配制成基浆，向该基浆内加入12克按本发明方法制备的非渗透降滤失剂，高速搅拌10分钟，成为待测试的钻井液；

第二步：用北京路业通达公司生产的FA型无渗透钻井液滤失仪(可视沙床)，其筒状可透视的钻井液杯底部有筛网而不用滤纸，将350立方厘米的20目～40目干燥砂子置于筛网上，再加待测试的钻井液350立方厘米，上紧杯盖，接通气源将压力调至0.69Mpa，打开放气阀,气源进入钻井液杯中，启动秒表；

第三步：透过杯体观察钻井液渗透情况。记录秒表满30分钟之时渗出的液体体积；若秒表满30分钟之时仍无液体渗出，则记录滤液侵入砂床的深度。

实施例1所制备的非渗透降滤失剂在秒表满30分钟之时仍无液体渗出，滤液侵入砂床的深度为11mm。

实施例2

按质量比取70份组分A，30份水解聚丙烯腈钠盐，混合均匀即为非渗透降滤失剂。其封堵性能按实施例1所述方法进行测试，在试验满30分钟之时仍无液体渗出，滤液侵入砂床的深度为8mm。

实施例3

按质量比取75份组分A，25份粘均分子量为12万的聚丙烯酰胺，混合均匀即为非渗透降滤失剂。其封堵性能按实施例1所述方法进行测试，在试验满30分钟之时仍无液体渗出，滤液侵入砂床的深度为13mm。

实施例4

按质量比取85份组分A，15份羧甲基纤维素钠盐，混合均匀即为非渗透降滤失剂。其封堵性能按实施例1所述方法进行测试，在试验满30分钟之时仍无液体渗出，滤液侵入砂床的深度为10mm。 

上述实施例用于对权利要求的解释，但并非用于对权利要求的限定，本发明的保护范围应当以权利要求书为准。

Claims (1)

1.一种钻井液用非渗透降滤失剂，其特征是：将来自食用菌生产现场的高含水的湿菌糠风干、碾碎过20目筛，作为组分A；取过20目筛或更细的水溶性高分子物质作为组分B；按比例将组分A与组分B混合均匀即得钻井液用非渗透降滤失剂；所述的比例是按质量百分比组分A占55-95份，组分B占的份数等于从100减去组分A占的份数；所述的水溶性高分子物质是下列物质的一部分或全部：水溶性纤维素衍生物、水溶性淀粉衍生物、瓜尔胶、田菁胶、聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、含丙烯酸链节的共聚物。