CN105385425A - 一种棕榈油基钻井液及其制备方法 - Google Patents

一种棕榈油基钻井液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种棕榈油基钻井液及其制备方法，属于油田化学领域。所述油基钻井液各组分按重量百分比为：有机土：2～4％；降滤失剂：1～3％；主乳化剂：2～4％；辅助乳化剂：0～3％；水相：0～35％；油相：60～95％。通过本发明，能够得到降滤失性能及调节流变性能优异、润滑性能好、环境友好的棕榈油基钻井液体系，可用于复杂地层如高温、强水敏地层等，并可以简化现场工序，节约成本，减少对环境的污染。

Description

一种棕榈油基钻井液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油田钻井中使用的油基钻井液，特别涉及一种降滤失性能优良、润滑性能好的棕榈油基钻井液及其制备方法。
背景技术
目前,在实际应用中常用的钻井液为油基钻井液和水基钻井液。其中,油基钻井液是一种以油为分散介质的溶胶悬浮混合体系,所用的油主要是柴油或原油。相对于水基钻井液，油基钻井液具有一些优点。例如，油基钻井液的防塌抑制性、润滑性和良好的储层保护性能，特别可以运用在强水敏以及高温、超高温地层，或者可以满足大位移井和海上水平钻井等特殊钻井方式的需要。油基钻井液虽然具有优异的性能，但是由于油基钻井液的基液以油为主，特别是柴油或原油作为基础油时，钻井液的生物降解性差并且对环境的污染比较严重，由于所用基础油燃点较低、高温易燃烧，更增加了安全隐患，且配制成本较高。而以棕榈油为基础油的钻井液体系除了能满足常规油基钻井液井壁稳定性好、抑制性强，润滑性能优良的要求外，成本还得到了有效控制，非常值得推广应用。并且棕榈油所配制的钻井液体系为环境友好型油基钻井液体系，有利于保护环境，还能有效减少配制和使用过程中的安全隐患。
本发明提供了一种棕榈油基钻井液及其制备方法，通过本发明，能够得到降滤失性能及调节流变性能优异、润滑性能好的棕榈油基钻井液体系，可用于复杂地层如高温、强水敏地层等，并可以简化现场工序，节约成本，减少对环境的污染，提高安全性能。
发明内容
为克服以柴油或原油为基础油配制的油基钻井液污染环境、成本高、安全隐患大等不足，并寻求有效利用棕榈油的新途径，本发明提供了以棕榈油为基础油的油基钻井液及其制备方法。
本发明采取的技术方案是：一种棕榈油基钻井液的制备方法，以质量份数计包括以下组分：
有机土：2～4％；
降滤失剂：1～3％；
主乳化剂：2～4％；
辅助乳化剂：0～3％；
水相：0～35％；
油相：60～95％。
上述技术方案中，有机土为自制的JHA6有机土；降滤失剂为自制的FLE1降滤失剂；主乳化剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪酸盐、十二烷基醇酰胺、Span80中的任一种或上述任意两种的混合物，其中脂肪胺聚氧乙烯醚优选椰油胺醚、牛油胺醚，脂肪酸盐优选椰油酸甲酯磺酸钠、牛油酸甲酯磺酸钠，十二烷基醇酰胺优选十二烷基二乙醇酰胺；辅助乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚烯烃羧酸聚氧乙烯醚磷酸酯、聚烯烃羧酸聚氧乙烯醚硫酸酯、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚羧酸钠中的任一种或上述任意两种的混合物；水溶液为20％～饱和浓度的CaCl2水溶液、NaCl水溶液、MgCl2水溶液中的一种；基础油为棕榈油。
一种棕榈油基钻井液的制备方法，包括如下步骤：
(1)取油于浆杯中，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入有机土；
(2)先以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入降滤失剂；
(3)再以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，加入主乳化剂和辅助乳化剂；
(4)再进行5min速率为8000～10000r/min的搅拌，然后在速率为3000～4000r/min的搅拌下缓慢加入水溶液；
(5)最后再以8000～10000r/min的速率搅拌20min。
所述的有机土为自制的JHA6有机土，其具体组成为：有机土由优选的干料钠基膨润土80～90份；季铵盐阳离子表面活性剂30～40份；亲油性非离子表面活性剂15～20份；有机胺盐0.01～20份；内酰胺0.05～20份；质子化剂0.01～1.0份；过渡金属盐0.01～2.0份；水500～750份组成。其制备方法为：(1)将优选的干料钠基膨润土分散到水中，用浮选法除去杂质，使之形成稳定的悬浮液a；(2)用HCl将悬浮液a活化，加入HCl或NaOH调节悬浮液a的pH至5～9得到液体b；(3)加入一定量的有机胺盐、内酰胺、质子化剂和过渡金属盐类(硝酸镍)，在恒温水浴中搅拌约2～5h，使其充分交换，经抽滤、洗涤后得到一次样品溶液c；(4)将季铵盐阳离子表面活性剂加入到水中，搅拌均匀得到液体d；(4)将液体d加入到液体c中，在温度为40～90℃条件下，反应1～3小时；(5)将第(4)步得到的产物洗涤3～5次，加入亲油性非离子表面活性剂得到产物e；(6)将产物e在90～110℃温度下烘干，粉碎过筛，即得高成胶率有机土产品。其中，过渡金属盐可以为硝酸镍。
进一步地，其中季铵盐阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵，亲油性非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚，有机铵盐为C12-C18长链季铵盐，内酰胺为己内酰胺，质子化剂为盐酸。
所述的降滤失剂为自制的FLE1降滤失剂，其具体组成为：降滤失剂由优选的有机质40～60份；阳离子表面活性剂30～40份；亲油性非离子表面活性剂15～20份；有机胺盐0.01～20份；内酰胺0.05～20份；质子化剂0.01～1.0份；过渡金属盐0.01～2.0份；水500～750份组成。其制备方法为：(1)将优选的有机质分散到水中，用NaOH进行活化，加入HCl或NaOH调节液体的pH至8～12，得到液体a；(2)静置3h后，用浮选法除去上层杂质，得到液体b；(3)对液体b进行高温烘干、粉碎过筛后得到固体产物c；(4)取1份产物c溶于水，加入一定量的有机胺盐、内酰胺、质子化剂和过渡金属镍盐，在恒温水浴中搅拌约2～5h，使其充分交换，经抽滤、洗涤后得到一次样品溶液d；(5)将阳离子表面活性剂加入到水中，搅拌均匀得到液体e；(6)将液体e加入到液体d中，在温度为40～90℃条件下，反应1～3小时；(7)将第(6)步得到的产物洗涤3～5次，加入亲油性非离子表面活性剂得到产物f；(8)将产物f在90～110℃温度下烘干，粉碎过筛，即得高效降滤失剂产品。其中，过渡金属盐可以为硝酸镍。
进一步地，其中其中季铵盐阳离子表面活性剂为十二烷基溴化吡啶，亲油性非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚，有机铵盐为C12-C18长链季铵盐，内酰胺为己内酰胺，质子化剂为盐酸。
本发明的有益效果是：
1、本发明以棕榈油为基础油，代替柴油或原油，研制出了棕榈油基钻井液体系，该钻井液体系除了能满足常规油基钻井液井壁稳定性好、抑制性强，润滑性能优良的要求外，成本还得到了有效控制，非常值得推广应用。
2、本发明采用棕榈油作为基础油，性能稳定、流变性优良。
3、本发明选用棕榈油所配制的钻井液体系为环境友好型油基钻井液体系，有利于保护环境。
4、本发明基础油为棕榈油，来源广、价格便宜，能有效降低油基钻井液成本。
5、本发明基础油采用棕榈油，降低了配制和使用过程中的安全隐患。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：
JHA6有机土：4％；
FLE1降滤失剂：2％；
Span80：3％；
十二烷基苯磺酸钠：1％；
20％的CaCl2水溶液：10％。
棕榈油：80％。
(1)取320ml棕榈油于浆杯中，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入4％的JHA6有机土；
(2)先以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入2％的FLE1降滤失剂；
(3)再以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，加入3％主乳化剂Span80和1％的辅助乳化剂十二烷基苯磺酸钠；
(4)再进行5min速率为8000～10000r/min的搅拌，然后在速率为3000～4000r/min的搅拌下缓慢加入水溶液35ml(20％的CaCl2水溶液)；
(5)最后再以8000～10000r/min的速率搅拌20min。
(6)用六速旋转粘度计测钻井液流变参数，API滤失仪测量滤失量。
实施例2：
JHA6有机土：4％；
FLE1降滤失剂：2％；
Span80：3％；
十二烷基苯磺酸钠：1％；
20％的CaCl2水溶液：20％；
棕榈油：70％。
(1)取320ml棕榈油于浆杯中，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入4％的JHA6有机土；
(2)先以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入2％的FLE1降滤失剂；
(3)再以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，加入3％主乳化剂Span80和1％的辅助乳化剂十二烷基苯磺酸钠；
(4)再进行5min速率为8000～10000r/min的搅拌，然后在速率为3000～4000r/min的搅拌下缓慢加入水溶液80ml(20％的CaCl2水溶液)；
(5)最后再以8000～10000r/min的速率搅拌20min。
(6)用六速旋转粘度计测钻井液流变参数，API滤失仪测量滤失量。
实施例3：
JHA6有机土：4％；
FLE1降滤失剂：2％；
Span80：2％；
辅助乳化剂：0％；
水相：0％；
棕榈油：92％。
(1)取320ml棕榈油于浆杯中，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入4％的JHA6有机土；
(2)先以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入2％的FLE1降滤失剂；
(3)再以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，加入2％主乳化剂Span80；
(4)最后再以8000～10000r/min的速率搅拌20min；
(5)用六速旋转粘度计测钻井液流变参数，API滤失仪测量滤失量。
为了对棕榈油基钻井液热滚(150℃，16小时)后的基本性能进行测定。我们按照实施例1至3所述的油基钻井液配方，依次配制了3种油基钻井液，并分别编号为1#、2#、3#，配制方法步骤已经给出。
1#、2#、3#实例的性能实验结果：
表1实例1的性能实验结果
表2实例2的性能实验结果
表3实例3的性能实验结果
钻井液的流变性是指在外力作用下钻井液发生流动和变形的特性。表观粘度、塑性粘度、动切力是用来描述钻井液流变性的重要参数，这里对3种钻井液进行了热滚后的基本性能测定，由表可以看出，钻井液的流变参数均可满足钻井施工的要求。
对比例1：
同实施例1，不同之处为使用的有机土型号为HFD-130，其余相同，测定了API滤失量，结果如表4所示。
对比例2：
同实施例1，不同之处为使用的有机土型号为JF-38，其余相同，测定了API滤失量，结果如表4所示。
对比例3：
同实施例1，不同之处为使用的有机土型号为HFGEL-40，其余相同，测定了API滤失量，结果如表4所示。
表4评价结果如下：
由上述数据可以看出：自制有机土的实验效果较好，能够很好的达到降滤失的效果。
对比例4：
同实施例1，不同之处为使用的降滤失剂型号为BZ-GLS-1，其余相同，测定了API滤失量，结果如表5所示。
对比例5：
同实施例1，不同之处为使用的降滤失剂型号为BZ-GLS-2，其余相同，测定了API滤失量，结果如表5所示。
对比例6：
同实施例1，不同之处为使用的降滤失剂型号为抗高温型，其余相同，测定了API滤失量，结果如表5所示。
表5评价结果如下：
由上述数据可以看出：本发明研制的降滤失剂在棕榈油中具有良好的降滤失效果。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种棕榈油基钻井液，其特征在于：各组分的重量百分比：
有机土：2～4％；
降滤失剂：1～3％；
主乳化剂：2～4％；
辅助乳化剂：0～3％；
水相：0～35％；
棕榈油：60～95％。
2.根据权利要求1所述的一种棕榈油基钻井液的制备方法，其特征在于，所述的制备方法按如下步骤进行：
(1)取棕榈油于浆杯中，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入有机土；
(2)先以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，在速率为3000～4000r/min的搅拌下加入降滤失剂；
(3)再以8000～10000r/min的速率搅拌5min后，加入主乳化剂和辅助乳化剂；
(4)再进行5min速率为8000～10000r/min的搅拌，然后在速率为3000～4000r/min的搅拌下缓慢加入水溶液；
(5)最后再以8000～10000r/min的速率搅拌20min。
3.根据权利要求1所述的一种棕榈油基钻井液，其特征在于，所述的有机土为自制的JHA6有机土，其具体组成按重量份计：有机土由干料钠基膨润土80～90份、季铵盐阳离子表面活性剂30～40份、亲油性非离子表面活性剂15～20份、有机胺盐0.01～20份、内酰胺0.05～20份、质子化剂0.01～1.0份、过渡金属盐0.01～2.0份、水500～750份组成。
4.根据权利要求3所述的一种棕榈油基钻井液，其特征在于，所述的自制JHA6有机土的制备方法为：(1)将干料钠基膨润土分散到水中，用浮选法除去杂质，使之形成稳定的悬浮液a；(2)用HCl将悬浮液a活化，加入HCl或NaOH调节悬浮液a的pH至5～9得到液体b；(3)加入一定量的有机胺盐、内酰胺、质子化剂和过渡金属盐，在恒温水浴中搅拌2～5h，使其充分交换，经抽滤、洗涤后得到一次样品溶液c；(4)将季铵盐阳离子表面活性剂加入到水中，搅拌均匀得到液体d；(4)将液体d加入到液体c中，在温度为40～90℃条件下，反应1～3小时；(5)将第(4)步得到的产物洗涤3～5次，加入亲油性非离子表面活性剂得到产物e；(6)将产物e在90～110℃温度下烘干，粉碎过筛，即得高成胶率JHA6有机土产品；所述的过渡金属盐为硝酸镍。
5.根据权利要求1所述的一种棕榈油基钻井液，其特征在于，所述的降滤失剂为自制的FLE1降滤失剂，其具体组成按重量份计：降滤失剂由有机质40～60份；阳离子表面活性剂30～40份；亲油性非离子表面活性剂15～20份；有机胺盐0.01～20份；内酰胺0.05～20份；质子化剂0.01～1.0份；过渡金属盐0.01～2.0份；水500～750份组成。其制备方法为：(1)将有机质分散到水中，用NaOH进行活化，加入HCl或NaOH调节液体的pH至8～12，得到液体a；(2)静置3h后，用浮选法除去上层杂质，得到液体b；(3)对液体b进行高温烘干、粉碎过筛后得到固体产物c；(4)取1份产物c溶于水，加入一定量的有机胺盐、内酰胺、质子化剂和过渡金属盐，在恒温水浴中搅拌约2～5h，使其充分交换，经抽滤、洗涤后得到一次样品溶液d；(5)将阳离子表面活性剂加入到水中，搅拌均匀得到液体e；(6)将液体e加入到液体d中，在温度为40～90℃条件下，反应1～3小时；(7)将第(6)步得到的产物洗涤3～5次，加入亲油性非离子表面活性剂得到产物f；(8)将产物f在90～110℃温度下烘干，粉碎过筛，即得FLE1降滤失剂。
6.根据权利要求1所述的一种棕榈油基钻井液，其特征在于，所述的主乳化剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪酸盐、十二烷基醇酰胺、Span80中的任一种或上述任意两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种棕榈油基钻井液，其特征在于，所述的辅助乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚烯烃羧酸聚氧乙烯醚磷酸酯、聚烯烃羧酸聚氧乙烯醚硫酸酯、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚羧酸钠中的任一种或上述任意两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种棕榈油基钻井液，其特征在于，所述的水溶液为20％～饱和浓度的CaCl2水溶液、NaCl水溶液、MgCl2水溶液中的任一种。
9.根据权利要求1所述的一种棕榈油基钻井液，其特征在于，所述的主乳化剂的加入量占钻井液总重量百分比为2％～4％。
10.根据权利要求1所述的一种棕榈油基钻井液，其特征在于，辅助乳化剂的加入量占钻井液总重量百分比为1％～3％。
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