CN1048403A

CN1048403A - 一种无毒钻井泥浆降粘剂

Info

Publication number: CN1048403A
Application number: CN 90105192
Authority: CN
Inventors: 尹治亮
Original assignee: No 1 Drilling Co Liaohe Petrol
Current assignee: No 1 Drilling Co Liaohe Petrol
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1991-01-09
Anticipated expiration: 2005-08-10
Also published as: CN1031408C

Abstract

本发明涉及一种在油气田地质勘探和钻井过程中用于降低泥浆(特别是淡水泥浆)粘度的无毒降粘剂。此种降粘剂采用褐煤、栲胶、无水亚硫酸钠、甲醛、氢氧化钠以及由硫酸、盐酸、硫酸亚铁和高锰酸钾制取的添加剂A、B为原料，经磺化、螯合反应合成。该降粘剂降粘效果好，无毒，不污染环境和地下水。本产品合成时所用原料来源广，价格便宜，合成工艺简单，宜于推广应用。

Description

本发明涉及一种在油气田地质勘探和钻井过程中用于降低泥浆（特别是淡水泥浆）粘度的无毒处理剂。

钻井泥浆是以土、水为主要原料与一些有机、无机处理剂混合而成的。在钻井施工时，对钻井液（泥浆）的各项物理、化学性能指标均有相应的要求，粘度是其中主要性能指标之一。为了使该项指标满足钻井地质和工程上的需要，对其基浆必须进行降粘处理，以保证钻井泥浆具有良好的流变性。目前，在细分散钻井泥浆体系中应用比较广泛的降粘剂有铁铬盐、栲胶碱液等，其中，降粘效果较好的是铁铬盐，但由于此种处理剂中含有的铬离子有毒，会污染地下水，故使其应用范围受到一定限制;栲胶碱液是一种无毒降粘剂，虽降粘效果低于铁铬盐，其用量也较多，但此种降粘剂在深井中使用时容易发酵，从而引起钻井泥浆性能恶化，因此应用范围也受到限制。

本发明的目的是提供一种新型钻井泥浆降粘剂，此种降粘剂不仅降粘效果好，而且无毒，不致对环境和地下水造成污染，因而应用范围广泛。

本发明的降粘机理如下：该降粘剂通过其分子中的吸附基团吸附在粘土颗粒的断键边缘上，同时其中的水化基团在粘土颗粒表面形成吸附水化层，从而削弱或拆散粘土（

土）空间网架结构，致使钻井泥浆的粘度显著降低。

此种降粘剂的制取方法如下：

一、原料：栲胶、褐煤、无水亚硫酸钠、甲醛、氢氧化钠以及由盐酸、硫酸、硫酸亚铁和高锰酸钾制取的添加剂A、B。

二、主要设备：反应釜，喷雾烘干设备。

三、添加剂A、B的配制：

添加剂A的配制：在134kg水中加入浓度98%的硫酸3-10升;然后，依次加入44kg硫酸亚铁5kg、高锰酸钾，中速搅拌1小时即成。即水、硫酸、硫酸亚铁、高锰酸钾的配比为26.8∶1.1-3.7∶8.8∶1。

添加剂B的配制：在134kg水中加入浓度为36-37%的盐酸6-15升;然后，依次加入44kg硫酸亚铁、5kg高锰酸钾，中速搅拌1小时即成。即水、盐酸、硫酸亚铁、高锰酸钾的配比为26.8∶1.4-3.6∶8.8∶1。

四、降粘剂合成方法：

本降粘剂合成过程包括磺化反应和螯合反应两个阶段，其步骤分述如下：

磺化反应向反应釜中加入200kg水后加热;在搅拌条件下依次加入一定量褐煤或栲胶、无水亚硫酸钠、甲醛（浓度36-38%）、氢氧化钠;密闭反应釜，在一定温度下进行反应。其中，甲醛可一次或分两次加入。

螯合反应用循环水将反应釜内磺化反应后的液体温度降至80℃左右;加入94-145升已配制好的添加剂A或B;进行1小时反应后出料，喷雾烘干后即得到粉沫状产品。

上述合成过程可按下列三种情况进行实施：

实施例1：

磺化反应时加入物的配比为水（200kg）∶褐煤（25kg）∶栲胶（75kg）∶无水亚硫酸钠（26.4kg）∶甲醛（23升）∶氢氧化钠（13.4kg）＝15∶1.9∶5.7∶2∶1.4∶1。其中，甲醛第一次先加氢氧化钠用量的1.1倍（18升），在110-120℃温度下反应3小时后，第二次再加入氢氧化钠用量0.3倍（5升）的甲醛，继续反应2小时。螯合反应温度80℃左右，加入添加剂A。

实施例2：

磺化反应时加入物的配比为水（200kg）∶褐煤（25kg）∶栲胶（75kg）∶无水亚硫酸钠（26.4kg）∶甲醛（18升）＝13.6∶1.7∶5.1∶1.8∶1，反应温度160-170℃，反应时间2.5-3小时。螯合反应温度80℃左右，加入添加剂B。

实施例3：

磺化反应时加入物的配比为水（200kg）∶栲胶（100kg）∶无水亚硫酸钠（26.4kg）∶甲醛（18升）∶氢氧化钠（13.4kg）＝15∶7.5∶2∶1.1∶1，反应温度120℃，反应时间5小时。螯合反应温度80℃左右，加入添加剂A。

本发明与目前常用的钻井泥浆降粘剂相比，具有下列优点：

1、降粘效果好。经检验，该产品降粘效果与目前广泛采用的铁铬盐降粘剂相同，且热稳定性好，抗温可达180℃，因此能用于钻深井或超深井;

2、无毒，不污染环境和地下水。由于本发明所用的原材料是无毒物质，其合成后的产品经检验也无毒性。因此，实施后不致对环境和地下水造成污染，应用范围不受限制;

3、该产品复配性能好，可与一般处理剂同时使用;

4、该产品合成时所用原料来源广泛，价格比铁铬盐、栲胶碱液便宜，合成工艺也较简单，一般化工厂均能生产。

Claims

1、一种无毒钻井泥浆降粘剂，其特征在于，该种降粘剂采用褐煤、栲胶、无水亚硫酸钠、甲醛、氢氧化钠以及由硫酸、盐酸、硫酸亚铁和高锰酸钾制取的添加剂A、B为原料；其合成过程包括磺化反应和螯合反应两个阶段。

2、根据权利要求1所述的钻井泥浆降粘剂，其特征在于，其合成过程可按下列三种情况进行：

a）磺化反应时配比为：水∶褐煤∶栲胶∶无水亚硫酸钠∶甲醛∶氢氧化钠＝15∶1.9∶5.7∶2∶1.4∶1，其中，甲醛第一次先加氢氧化钠用量的1.1倍，在110-120℃温度下反应3小时后，第二次再加入氢氧化钠用量0.3倍的甲醛，继续反应2小时;螯合反应温度80℃左右，加入添加剂A;

b）磺化反应时配比为：水∶褐煤∶栲胶∶无水亚硫酸钠∶甲醛＝13.6∶1.7∶5.1∶1.8∶1，在160-170℃温度下反应2.5-3小时;螯合反应加入添加剂B;

c）磺化反应时配比为：水∶栲胶∶无水亚硫酸钠∶甲醛∶氢氧化钠＝15∶7.5∶2∶1.1∶1，在120℃温度下反应5小时;螯合反应温度80℃左右，加入添加剂A。

3、根据权利要求1所述的钻井泥浆降粘剂，其特征在于，螯合反应时所用的添加剂配比如下：

a）添加剂A 水∶硫酸（浓度98%）∶硫酸亚铁∶高锰酸钾＝26.8∶1.1-3.7∶8.8∶1;

b）添加剂B 水∶盐酸（浓度36-37%）∶硫酸亚铁∶高锰酸钾＝26.8∶1.4-3.6∶8.8∶1。