CN104531101A - 钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用，其中所述的制备方法包括如下步骤：将白糊精、黄糊精、烧碱、95％乙醇、水和环氧氯丙烷按照30～50:30～50:7～15:10～20:5～10:9～18的重量比在70～90℃下反应2.5～3小时，冷却后，出料，干燥，粉碎，即得产品钻井液用降滤失剂。本发明所述的钻井液用降滤失剂合成方法简单、降滤失能力强、粘度低，并且有一定的抗盐抗钙能力。将本发明所制得的降滤失剂添加到油田钻井液中所得到的钻井液具有滤失量低、粘度低等优点。

Description

钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种油田钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用，具体是指一种以糊精为主原料制备得到的可用作油田钻井液用的降滤失剂及其制备方法与应用。
背景技术
在石油天然气钻井施工过程中，为达到井壁稳定及保护油气层的目的，加入降滤失剂降低钻井液滤失量，是必须采取的措施。降滤失剂多为水溶性高分子化合物，常用的降滤失剂有羧甲基纤维素、树脂类、丙烯酰胺类以及改性淀粉等。但这些降滤失剂降低滤失量的同时，往往引起钻井液粘度大幅度增大，使钻井液流动性变差，这将使冲放钻井液的次数增多，造成钻井液的浪费。尤其对高密度钻井液来说有时甚至失去流动性，这将增大钻井工程复杂事故发生的风险。腐植酸及其衍生物这些降滤失剂虽不造成钻井液粘度的增大，但其降滤失效果较差，用到钻井液中时加量较多，造成钻井成本的增大。
因此开发一种能够有效降低钻井液滤失量同时不增粘的降滤失剂具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于油田钻井液用的降滤失剂，特别是一种可有效降低钻井液滤失量，同时又不会引起钻井液粘度大幅度增大，流动性变差的降滤失剂。
本发明的另一目的是提供所述钻井液用降滤失剂的制备方法，其工艺简单，且所制备的降滤失剂在降低滤失量的同时不会引起钻井液粘度大幅度增大的现象。
本发明的另一目的在于提供所述降滤失剂的应用。
本发明的另一目的在于提供一种油田钻井液。
为达上述目的，一方面，本发明提供一种钻井液用降滤失剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
将白糊精、黄糊精、烧碱、95％乙醇、水和环氧氯丙烷按照30～50:30～50:7～15:10～20:5～10:9～18的重量比在70～90℃下反应2.5～3小时，冷却后，出料，干燥，粉碎，即得产品钻井液用降滤失剂。
除特别注明外，本发明中所述比例与百分含量均为重量比例或百分含量。
由于本反应开始后流动性会变差，为了提高反应速度和反应的均匀性，上述反应在捏合机中进行。
根据本发明的具体实施方式，在本发明所述的钻井液用降滤失剂的制备方法中，其中所述的白糊精为食用一级产品，黄糊精为工业优级产品。
根据本发明的具体实施方式，在本发明所述的钻井液用降滤失剂的制备方法中，其中所述的烧碱为99％纯度的片碱，工业上由离子膜法或隔膜法制备而成。
根据本发明的具体实施方式，在本发明所述的钻井液用降滤失剂的制备方法中，其中所述的干燥是在100～120℃条件下干燥3.5～5.5h，干燥的目的在于充分除去体系中的水分，便于运输，计量等。
另一方面，本发明提供一种钻井液用降滤失剂，其是根据本发明所述的方法制备得到的。
根据本发明的具体实施方式，在本发明所述的钻井液用降滤失剂中，其为自由流动颗粒或粉末。
根据本发明的具体实施方式，在本发明所述的钻井液用降滤失剂中，其具有如下特性：
其含水量为5wt％～15wt％；在0.5wt％浓度，其pH值为7～8；在2wt％浓度，其滤失量为2～10mL/30min，表观粘度为15～35mPa·S。
再一方面，本发明提供一种油田钻井液，其添加了本发明所述的钻井液用降滤失剂。以配制钻井液水的重量为基准，其中钻井液用降滤失剂的含量为0.5wt％～5wt％，优选3wt％。因此本发明提供了本发明所述的钻井液用降滤失剂在配制油田钻井液中的应用。
综上所述，本发明提供了一种钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用以及应用所得到的钻井液。本发明所述的降滤失剂的合成方法简单、成本低、降滤失能力较强，表观粘度低，不会引起钻井液粘度大幅度增大的现象。并且有一定的抗盐抗钙能力，可以很好的应用到各种油田钻井液中。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
按重量比取35份食用一级白糊精、40份工业优级黄糊精、10份99％烧碱、15份95％乙醇、8份水和15份97％的环氧氯丙烷在搅拌下分别加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在80℃反应3小时。反应完成后，夹套中通入冷水，冷却至50℃以下，出料，在110℃干燥4小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
实施例2
按重量比取45份食用一级白糊精、35份工业优级黄糊精、12份99％烧碱、18份95％乙醇、9份水和12份97％的环氧氯丙烷在搅拌下分别加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在90℃反应3小时。反应完成后，夹套中通入冷水，冷却至50℃以下，出料，在115℃干燥4.5小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
实施例3
按重量比取40份食用一级白糊精、30份工业优级黄糊精、8份99％烧碱、12份95％乙醇、7份水和10份97％的环氧氯丙烷在搅拌下分别加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在75℃反应3小时。反应完成后，夹套中通入冷水，冷却至50℃以下，出料，在105℃干燥5小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
实施例4
按重量比取30份食用一级白糊精、45份工业优级黄糊精、15份99％烧碱、10份95％乙醇、5份水和18份97％的环氧氯丙烷在搅拌下分别加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在85℃反应2.5小时。反应完成后，夹套中通入冷水，冷却至50℃以下，出料，在100℃干燥5小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
实施例5
按重量比取50份食用一级白糊精、50份工业优级黄糊精、7份99％烧碱、20份95％乙醇、10份水和18份97％的环氧氯丙烷在搅拌下分别加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在90℃反应2.5小时。反应完成后，夹套中通入冷水，冷却至50℃以下，出料，在120℃干燥3.5小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
白糊精和黄糊精均是分子量较低的多糖类物质，发明人经过大量试验发现，由黄糊精制备得到的降滤失剂粘度较低，但降滤失效果稍差；而由白糊精制备得到的降滤失剂粘度稍高，但降滤失效果很好。因此为了兼顾制备所得的降滤失剂的粘度和降滤失效果等性能，采用两种糊精均加入的制备方法。
为了对比两种糊精的作用及其产生的效果，现将两种糊精分别单独加入时制备得到降滤失剂的实施例列举如下。实施例6与实施例1相比，除了糊精全部选用黄糊精外，其余条件相同；实施例7与实施例1相比，除了糊精全部选用白糊精外，其余条件相同。
实施例6
按重量比取75份工业优级黄糊精、10份99％烧碱、15份95％乙醇、8份水和15份97％的环氧氯丙烷在搅拌下分别加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在80℃反应3小时。反应完成后，夹套中通入冷水，冷却至50℃以下，出料，在110℃干燥4小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
实施例7
按重量比取75份食用一级白糊精、10份99％烧碱、15份95％乙醇、8份水和15份97％的环氧氯丙烷在搅拌下分别加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在80℃反应3小时。反应完成后，夹套中通入冷水，冷却至50℃以下，出料，在110℃干燥4小时后粉碎，即制得本实施例的钻井液用降滤失剂。
将上述各实施例1～7得到的钻井液用降滤失剂按照企业标准QHDJPK0031-2014进行各项性能测试，并与常规降滤失剂改性淀粉作比较，测试方法与步骤：
①pH值：取300mL蒸馏水，倒入高速搅拌杯中，加入1.5g钻井液用降滤失剂,高速搅拌20min,用pH试纸测定其pH值。
②水分：称取钻井液用降滤失剂试样10g(精确至0.01g)，放入已干燥称重的容器中。在105℃±3℃的烘箱中，将试样烘3h，放入干燥器中冷却至室温，称重(精确至0.01g)。
式中：m------原试样质量，g；
m1------烘干后试样质量，g。
③表观粘度与滤失量：取300mL蒸馏水，倒入高速搅拌杯中，加入0.9g无水碳酸钠，加入6g钻井液用提切剂Visco1，高速搅拌20min后加入6g(精确至0.01g)钻井液用降滤失剂试样，高速搅拌20min，再加入570克重晶石，高速搅拌20min，120℃热滚16h后，再高速搅拌20min，在40℃测定其表观粘度和滤失量(在每次搅拌中至少停下两次，刮下粘附于杯壁的粘附物)。
其结果如表1所示。
表1 实施例1～7的降滤失剂与改性淀粉性能指标测试数据
上述实验数据表明，采用本发明制得的钻井液用降滤失剂各项性能良好，在2wt％浓度的滤失量和表观粘度均较低，因此本发明的钻井液用降滤失剂能很好的应用到各种钻井液中，并且在降低钻井液滤失量的同时不引起钻井液粘度的大幅度增大。而两种糊精只加入一种时则不能得到粘度和滤失量均较好的降滤失剂产品。并且改性淀粉本身的表观粘度则很大，且其降滤失效果也较差。
(1)钻井液性能评价
将实施例1～7得到的钻井液用降滤失剂和常规降滤失剂改性淀粉分别配制成高密度钻井液，并分别编号为1、2、3、4、5、6、7、8，120℃热滚16h后测试钻井液的各项性能，结果如表2所示，其中以所用淡水的重量为基准，钻井液的配方为：淡水+0.3％Na2CO3(即为Na2CO3的重量为淡水重量的0.3％)+2％Visco1+0.2％黄原胶+3％降滤失剂+2％白沥青+2％聚合醇+20％Weigh2+50％Weigh3+270％重晶石。
表2 由实施例1～7的降滤失剂和改性淀粉配制的高密度钻井液120℃热滚16h后性能测试结果
从上述表格中数据可看出，采用本发明制备的降滤失剂配制的高密度钻井液，尽管密度高达2.3g/cm3，经120℃热滚16h后，表观粘度较低，流变性良好，并且常温中压和高温高压滤失量均较低，可以很好的满足现场钻井工程的需要。而由改性淀粉配制的钻井液热滚后表观粘度较大，流变性差，动塑比较低，携岩能力差，并且滤失量较高。
(2)抗盐能力性能评价
将实施例1～7得到的钻井液用降滤失剂和改性淀粉分别配制成盐水钻井液，并分别编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ，120℃热滚16h后测试钻井液的各项性能，结果如表3所示，其中钻井液的配方为：淡水+0.3％Na2CO3+2％Visco1+0.1％黄原胶+3％降滤失剂+3％白沥青+3％聚合醇+50％Weigh2+70％Weigh3+210％重晶石+10％NaCl。
表3 由实施例1～7的降滤失剂和改性淀粉配制的盐水钻井液120℃热滚16h后性能测试结果
由上述实验数据可看出，采用本发明制得的降滤失剂配制的盐水钻井液，经120℃热滚16h后流变性仍然良好，表观粘度较低，滤失量较低，可很好的满足现场钻井工程的需要。而由改性淀粉配制的盐水钻井液，经120℃热滚后粘度较大，滤失量较高，抗盐能力不如本发明制备得到的降滤失剂。
(3)抗钙能力性能评价
将实施例1～7得到的钻井液用降滤失剂和改性淀粉分别配制成钙污染钻井液，并分别编号为①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧，120℃热滚16h后测试钻井液的各项性能，结果如表4所示，其中钻井液配方为：淡水+0.3％Na2CO3+2％Visco1+0.1％黄原胶+3％降滤失剂+3％白沥青+3％聚合醇+50％Weigh2+70％Weigh3+210％重晶石+10％CaCl2。
表4 由实施例1～7的降滤失剂和改性淀粉配制的钙污染钻井液120℃热滚16h后性能测试结果
由上述实验数据可以看出，采用本发明制得的降滤失剂在钻井液中降滤失效果很好，并且抗钙能力较强。由此配制成的钙污染钻井液经120℃热滚16h后各项性能良好，常温中压和高温高压滤失量均较低，表观粘度较低，流变性良好，能很好的满足现场钻井工程的需求。而由改性淀粉配制的钙污染钻井液热滚后流变性较差，常温中压和高温高压滤失量均较高，抗钙能力较差。
Visco1：市售钻井液用提切剂；白沥青：市售钻井液用防塌剂无荧光白沥青；聚合醇：市售钻井液用固体聚合醇；Weigh2和Weigh3:市售钻井液用有机盐加重剂。
各个表中的缩写表示如下意义：
ρ：密度；
AV：表观粘度；
PV：塑性粘度；
YP：动切力；
YP/PV：动塑比；
API：常温中压滤失量；
HTHP：高温高压滤失量。
上述测试方法均为本领域公知方法。

Claims (9)

1.一种钻井液用降滤失剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
将白糊精、黄糊精、烧碱、95％乙醇、水和环氧氯丙烷按照30～50:30～50:7～15:10～20:5～10:9～18的重量比在70～90℃下反应2.5～3小时，冷却后，出料，干燥，粉碎，即得产品钻井液用降滤失剂。
2.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中所述的反应是在捏合机中进行。
3.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中白糊精为食用一级产品，黄糊精为工业优级产品。
4.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中所述的烧碱为99％纯度的片碱。
5.根据权利要求1所述的钻井液用降滤失剂的制备方法，其中所述的干燥是在100～120℃条件下干燥3.5～5.5h。
6.一种钻井液用降滤失剂，其是按照权利要求1～5中任一项所述的方法制备得到的。
7.根据权利要求6所述的钻井液用降滤失剂，其具有如下特性：其含水量为5wt％～15wt％；在0.5wt％浓度，其pH值为7～8；在2wt％浓度，其滤失量为2～10mL/30min，表观粘度为15～35mPa·S。
8.权利要求6或7中所述的钻井液用降滤失剂在配制油田钻井液中的应用。
9.一种油田钻井液，其中含有权利要求6或7任一项所述的钻井液用降滤失剂，以配制钻井液水的重量为基准，其中钻井液用降滤失剂的含量为0.5wt％～5wt％。
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