CN106590556B - 一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂及其制备方法 - Google Patents

一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂，具体的说是一种由微生物处理的褐煤与木质纤维素、焦磷酸钠反应制得的褐煤类抗复合盐水降滤失剂，其中褐煤经过芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾组成的菌液预先发酵处理，木质纤维素和焦磷酸钠加入发酵罐中，搅拌均匀后经加热反应和喷雾干燥得到抗复合盐水降滤失剂产品。本发明抗复合盐水降滤失剂制备过程简单，重复性好，反应条件温和，抗复合盐水降滤失性能好，更重要的是解决了现有技术中存在的产品成分复杂、成本高、污染环境的问题。

Description

一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田钻井领域，进一步说，是涉及一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂的制备方法。
背景技术
油田钻井液降滤失剂作为一类重要的油田化学品助剂，在石油钻井中是用量最大的处理剂之一，对维护钻井液性能稳定、安全高效钻井有着重要的作用。
目前，常用的降滤失剂主要有羧甲基纤维素类、丙烯酰胺类和褐煤类。其中羧甲基纤维素类和丙烯酰胺类油田钻井液降滤失剂抗失水能力强，但是其具有增稠作用，使得其耐复合盐水能力差，当在饱和盐水环境下，这些油田钻井液降滤失剂受盐水污染几乎丧失降滤失性，抗复合盐水效果差；而且这两类降滤失剂的生产成本较高，化学试剂的使得使得钻井过程中对环境造成二次污染。
褐煤类油田钻井液降滤失剂由于原料价廉易得、而且具有很强的热稳定性，在200-300℃的高温下能够有效的控制淡水钻井液的滤失量和粘度，基于褐煤的这些优点，使得褐煤类油田钻井液降滤失剂得到广泛应用。而褐煤类油田钻井液降滤失剂的缺点为：抗盐效果差，在200℃单独使用时，抗盐不超过3%。因此使用过程中通常加入一定量的抗盐性能较好的铁铬盐等复杂化学品，利用它们的协同效应来提高钻井液的抗盐能力。由于铁铬盐所使用的重金属铬离子对环境有严重的污染，使得油田钻井液在使用过程中形成二次污染，而且成本较高，在某些地区已经限制使用此类钻井液添加剂。
随着石油工业的发展，石油勘探领域向沿海、高盐、易坍塌等复杂地层延伸，深井、超深井日益增多。在勘探过程中，当钻头遇到高盐地层时，盐水污染会降低油田钻井液的抗温、降滤失能力，使钻井液性能更加恶化、处理难度加大。因此寻找一种环境友好的、抗盐性能高的降滤失剂成为油田钻井液添加剂产品的研究重点。
中国专利（专利号ZL200710114554.4）公开了一种褐煤树脂类钻井液降滤失剂的制备方法，以水、褐煤、腈纶下脚料、聚醚多元醇、氢氧化钠、亚硫酸钠、偏重亚硫酸钠、硼酸、氯化锆和甲醛为原料，在反应器中进行“一锅烩”，经过一系列化学反应获得褐煤树脂类降滤失剂，在高温（200℃）、盐水（4×104mg/L NaCl）钻井液中该产品用量3%时，高温高压滤失量为28ml。该发明产品在高温高盐环境中降滤失效果并不理想。
中国专利（专利号ZL 200610075601.4）公开了一种油田钻井液用降滤失剂，该降滤失剂是利用阳离子单体二甲基二烯丙基氯化胺在FeCl3的引发下使木质素磺酸钠和磺甲基褐煤发生接枝反应生成一种新的高温抗盐防塌降滤失水剂。合成的油田钻井液用降滤失剂抗盐效果好，但该降滤失剂制备过程复杂、成本高、且使用烯类单体及其衍生物，使得降滤失剂在使用过程中造成二次污染。
发明内容
本发明为了克服现有技术中，油田钻井液降滤失剂不能很好的应用于抗复合盐水的环境，成本高且污染环境的问题，提出了一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂，由下列原料按照如下重量份合成：褐煤20~45份、木质纤维素4~10份、焦磷酸钠1~3份、水25~45份；
所述的油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂，所用褐煤经微生物组成的菌液预先发酵处理；
所述的油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂，处理褐煤用微生物菌种为：芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾；芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾的重量比为：1~2：3~5：2~3：8~10；
本发明还提供一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）取重量比为1~2：3~5：2~3：8~10的芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾，用25~45份水将微生物配成浓度为2×10-3 ~ 5×10-3ppm的菌液，并置于发酵罐中；
（2）将步骤（1）制得的菌液中，加入20~45份褐煤，并在15~45℃条件下发酵1~5天；
（3）将步骤（2）发酵处理后的发酵罐中，加入4~10份木质纤维素和1~3份焦磷酸钠，在70~160℃条件下搅拌反应2~6h得到浆液；
（4）将（步骤3）反应后得到的浆液进行喷雾干燥，使水分含量小于10%，制得油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂产品。
进一步，步骤（1）中菌液的的配制浓度优选为用30~40份水将微生物配成浓度为3×10-3 ~ 4×10-3ppm的菌液；
进一步，步骤（2）中优选加入25~40份褐煤，优选发酵温度为20~40℃，优选发酵时间为2~3天；
进一步，步骤（3）中木质纤维素优选加入量为5~9份，焦磷酸钠优选加入量为1~2份，反应温度优选为90~140℃，搅拌时间为3~5h。
本发明产品采用价廉易得环保型材料褐煤和木质纤维素制备而成，其中褐煤经过芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌组成的菌液预先发酵处理，与木质纤维素和焦磷酸钠加入发酵罐中，搅拌均匀后经加热反应和喷雾干燥得到抗复合盐水降滤失剂产品。
与现有技术相比，本发明的抗复合盐水降滤失剂制备过程简单，重复性好，反应条件温和，抗复合盐水降滤失性能好，更重要的是解决了现有技术中存在的产品成分复杂、成本高、污染环境的问题。
具体实施方式
根据胜利油田集团企业标准（Q/SLCG0033-2013），本发明涉及的油田钻井液用降滤失剂的性能测试方法如下：
淡水基浆的配制在（25±3）℃条件下，400ml蒸馏水中加入1.20g无水碳酸钠、10.00g钠基膨润土、16.00g评价土，在高速搅拌器（11000r/min）上搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的黏土，在（25±3）℃下密闭水化24h，即为淡水基浆。
淡水基浆钻井液性能测试在（25±3）℃条件下，取400ml淡水基浆，在高速搅拌器（11000r/min）搅拌过程中加入2.00g试样，使其均匀分散在基浆中，再搅拌5min。用六速旋转粘度计分别测其Φ100、Φ600读数，然后装入中压滤失仪，测其滤失量。表观粘度和塑性粘度分别按下式（1）和（2）计算。
ηp = R600 - R300 …… (1)
ηA = R600 / 2 …… (2)
ηp – 塑性粘度，mPa·s
ηA – 表观粘度，mPa·s
Φ300 –基浆Φ300读数
Φ600 –基浆Φ600读数
复合盐水基浆的配制在（25±3）℃条件下，400ml蒸馏水中依次加入18.00g氯化钠、2.00g无水氯化钙和5.20g氯化镁，在高速搅拌器（11000r/min）上搅拌20min，然后依次加入1.05g无水碳酸钠、32.00g钠基膨润土、32.00g评价土，在高速搅拌器（11000r/min）上搅拌20min，其间至少停两次，以刮下粘附在容器壁上的黏土，在（25±3）℃下密闭水化24h，即为淡水基浆。
复合盐水基浆钻井液性能测试在（25±3）℃条件下，取400ml复合盐水基浆，在高速搅拌器（11000r/min）搅拌过程中加入8.00g试样，使其均匀分散在基浆中，再搅拌5min。用六速旋转粘度计分别测其Φ100、Φ600读数，然后装入中压滤失仪，测其滤失量。表观粘度和塑性粘度分别按下式（1）和（2）计算。
ηp = R600 - R300 …… (1)
ηA = R600 / 2 …… (2)
ηp – 塑性粘度，mPa·s
ηA – 表观粘度，mPa·s
Φ300 –基浆Φ300读数
Φ600 –基浆Φ600读数
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
（1）取重量比为1~2：3~5：2~3：8~10的芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾，用25~45份水将微生物配成浓度为2×10-3 ~ 5×10-3ppm的菌液，并置于发酵罐中；
（2）将步骤（1）制得的菌液中，加入20~45份褐煤，并在15~45℃条件下发酵1~5天；
（3）将步骤（2）发酵处理后的发酵罐中，加入4~10份木质纤维素和1~3份焦磷酸钠，在70~160℃条件下搅拌反应2~6h得到浆液；
（4）将步骤（3）反应后得到的浆液进行喷雾干燥，使水分含量小于10%，制得油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂产品。
实施例二：
（1）取重量比为1：4：2：8的芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠，用30份水将微生物配置成浓度为3×10-3ppm的菌液，并置于发酵罐中；
（2）将步骤（1）制得的菌液中，加入25份褐煤，并在20℃条件下发酵4天；
（3）将步骤（2）发酵处理后的发酵罐中，加入5份木质纤维素和1份焦磷酸钠，在140℃条件下搅拌反应2h得到浆液；
（4）将步骤（3）反应后得到的浆液进行喷雾干燥，使水分含量小于10%，制得油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂产品。
在淡水基浆、复合盐水基浆中分别添加0.5%、2%的上述产品，测其表观粘度、塑性粘度和滤失量，结果如表1所示。
实施例三：
（1）取重量比为2：5：3：9的芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钾，用35份水将微生物配置成浓度为4×10-3ppm的菌液，并置于发酵罐中；
（2）将步骤（1）制得的菌液中，加入30份褐煤，并在40℃条件下发酵1天；
（3）将步骤（2）发酵处理后的发酵罐中，加入7份木质纤维素和1份焦磷酸钠，在90℃条件下搅拌反应4.5h得到浆液；
（4）将步骤（3）反应后得到的浆液进行喷雾干燥，使水分含量小于10%，制得油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂产品。
在淡水基浆、复合盐水基浆中分别添加0.5%、2%的上述产品，测其表观粘度、塑性粘度和滤失量，结果如表1所示。
实施例四：
（1）取重量比为1：4：3：10的芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠，用40份水将微生物配置成浓度为3.4×10-3ppm的菌液，并置于发酵罐中；
（2）将步骤（1）制得的菌液中，加入35份褐煤，并在30℃条件下发酵2天；
（3）将步骤（2）发酵处理后的发酵罐中，加入8份木质纤维素和2份焦磷酸钠，在120℃条件下搅拌反应3h得到浆液；
（4）将步骤（3）反应后得到的浆液进行喷雾干燥，使水分含量小于10%，制得油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂产品。
在淡水基浆、复合盐水基浆中分别添加0.5%、2%的上述产品，测其表观粘度、塑性粘度和滤失量，结果如表1所示。
实施例五：
（1）取重量比为2：3：2：9的芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钾，用35份水将微生物配置成浓度为3.8×10-3ppm的菌液，并置于发酵罐中；
（2）将步骤（1）制得的菌液中，加入40份褐煤，并在25℃条件下发酵3天；
（3）将步骤（2）发酵处理后的发酵罐中，加入9份木质纤维素和2份焦磷酸钠，在100℃条件下搅拌反应4h得到浆液；
（4）将步骤（3）反应后得到的浆液进行喷雾干燥，使水分含量小于10%，制得油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂产品。
在淡水基浆、复合盐水基浆中分别添加0.5%、2%的上述产品，测其表观粘度、塑性粘度和滤失量，结果如表1所示。
注：胜利油田产品采购技术要求企业标准Q/SLCG0033-2013）
从实施例和现有技术对比可以看出，本发明的油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂各项性能指标均超过胜利油田产品采购技术要求企业标准（Q/SLCG0033-2013），淡水钻井液和复合盐水钻井液环境中均具有良好的降滤失效果，尤其具有优良的抗复合盐水性能。
此外，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，并不能限定本发明实施范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂，其特征在于，所述油田钻井液抗复合盐水降滤失剂由下列原料按照如下重量份合成：褐煤20~45份、木质纤维素4~10份、焦磷酸钠1~3份、水25~45份；
所述褐煤经微生物组成的菌液预先发酵处理；
所述的微生物菌种为：芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾，所述芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾的重量比为：1~2：3~5：2~3：8~10。
2.根据权利要求1所述的一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取重量比为1~2：3~5：2~3：8~10的芽孢杆菌、链霉菌、丝状真菌、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾，用25~45份水将微生物配成浓度为2×10-3 ~ 5×10-3ppm的菌液，并置于发酵罐中；
（2）将步骤（1）制得的菌液中，加入20~45份褐煤，并在15~45℃条件下发酵1~5天；
（3）将步骤（2）发酵处理后的发酵罐中，加入4~10份木质纤维素和1~3份焦磷酸钠，在70~160℃条件下搅拌反应2~6h得到浆液；
（4）将步骤（3）反应后得到的浆液进行喷雾干燥，使水分含量小于10%，制得油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂产品。
3.根据权利要求2所述一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中菌液的的配制浓度优选为用30~40份水将微生物配成浓度为3×10-3 ~ 4×10-3ppm的菌液。
4.根据权利要求3所述一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中优选加入25~40份褐煤，加入后优选发酵温度为20~40℃，优选发酵时间为2~3天。
5.根据权利要求3所述一种油田钻井液用抗复合盐水降滤失剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中木质纤维素优选加入量为5~9份，焦磷酸钠优选加入量为1~2份，反应温度优选为90~140℃，搅拌时间为3~5h。
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