CN106675532A - 一种油基泥浆的降粘剂及油基泥浆降粘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油基泥浆的降粘剂及油基泥浆降粘的方法。该油基泥浆降粘的方法包括以下步骤：步骤a：向油基泥浆中加入降粘剂；步骤b：将油基泥浆注入到井筒中；步骤c：当油基泥浆到达地表以后回收取样，测试油基泥浆的性能；重复进行步骤a至步骤c，直到油基泥浆的粘度达到需要的粘度；降粘剂为缩聚脂肪酸，缩聚脂肪酸是由十二羟基硬脂酸、聚羟基硬脂酸、硬脂酸、十二羟基硬脂酸与硬脂酸反应后的产物和硬脂酸的均聚物中一种或几种的组合共聚得到的，在每100wt％的油基泥浆中添加0.03wt％‑0.2wt％的降粘剂。本发明的油基泥浆降粘的方法可以有效降低泥浆的粘度。
Description
技术领域
本发明涉及一种降粘剂，尤其涉及一种抗高温的油基泥浆的降粘剂及油基泥浆降粘的方法，属于石油勘探钻井液领域。
背景技术
目前，油基钻井液在石油勘探钻井中得到了广泛的应用。油基钻井液主要用在页岩气和页岩油井藏以及复杂的高温深井。为了降低成本和增进性能，油包水的油基钻井液越用越多。配制高性能的油包水的油基钻井液，降粘剂是调节流变性能的关键因素。
油基泥浆的粘度因为高固相的原因在返到地表以后，比刚入井时的粘度高。岩屑会被泥浆带到地表。如果泥浆太粘，泵送会很困难。钻井过程中，岩屑到达地表以后会与钻井液分离，钻井液被循环使用。沉砂池会用来分离泥浆中的岩屑。如果固相颗粒太小(如小于0.1nm)，它仍然会悬浮在泥浆中。固相颗粒可以导致泥浆的粘度和切力的增加。
因此，提供一种能降低泥浆到达地表以后的粘度的油基泥浆降粘剂是非常有必要的，可以加强泥浆的循环再利用。
有少量的关于油基钻井液降粘剂的研究和应用，如公开号为US7368466的专利申请，哈利贝顿的用于低温的油基钻井液降粘剂专利，但市场上的降粘剂的抗温能力都不能达到高温的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高效、抗高温的油基泥浆的降粘剂及油基泥浆的降粘方法。
为了实现上述技术目的，一种油基泥浆降粘的方法，该油基泥浆降粘的方法包括以下步骤：
步骤a：向油基泥浆中加入降粘剂；
步骤b：将油基泥浆注入到井筒中；
步骤c：当油基泥浆到达地表以后回收取样，测试油基泥浆的性能；
重复进行步骤a至步骤c，直到油基泥浆的粘度达到需要的粘度；
降粘剂为缩聚脂肪酸，缩聚脂肪酸选自十二羟基硬脂酸、聚羟基硬脂酸、硬脂酸、硬脂酸的均聚物、十二羟基硬脂酸与硬脂酸的反应产物中的一种或几种组合的共聚物，其中，得到的共聚物的分子量为500-10000，在每100wt％的油基泥浆中添加0.03wt％-0.2wt％的降粘剂。在本发明的油基泥浆降粘的方法中，优选地，采用的缩聚脂肪酸的化学式为：R1[(AOn-A-OR2]m；
其中，R1是残留的m个活性氢原子，m≥2，AO是残留的环氧烷，n为0到100的整数，R2是氢或COR3，R3为聚羟烷基、聚羟烷基羧酸、羟烷基、羟烷基羧酸、聚羟烷基的低聚物、聚羟烷基羧酸的低聚物。
在本发明的油基泥浆降粘的方法中，优选地，采用的聚羟基硬脂酸的分子量为500-5000；采用的硬脂酸的均聚物的分子量为500-5000。
在本发明的油基泥浆降粘的方法中，优选地，采用的降粘剂的适用温度为22℃-180℃。
在本发明的油基泥浆降粘的方法中，优选地，采用的降粘剂的适用温度为22℃-130℃。
在本发明的油基泥浆降粘的方法中，优选地，油基泥浆的原料组成包括：每50wt％-90wt％的基油中添加1wt％-5wt％的增稠剂、0wt％-5wt％的石灰、0wt％-30wt％的盐水、20wt％-70wt％的加重剂、5wt％-10wt％的降滤失剂、0.3wt％-10wt％的乳化剂，油基泥浆的各原料组成的百分比之和为100％。
在本发明的油基泥浆降粘的方法中，优选地，基油包括柴油、汽油或矿物油。
在本发明的油基泥浆降粘的方法中，降粘剂加入后，油基泥浆的粘度屈服值降低50％；优选地，降粘剂加入后，油基泥浆的粘度屈服值降低75％。
本发明还提供了一种油基泥浆的降粘剂，该油基泥浆的降粘剂为缩聚脂肪酸，缩聚脂肪酸选自十二羟基硬脂酸与硬脂酸的反应产物、十二羟基硬脂酸、聚羟基硬脂酸、硬脂酸、硬脂酸的均聚物中的一种或几种组合的共聚物，其中，得到的共聚物的分子量为500-10000。
本发明的油基泥浆的降粘剂中，优选地，采用的聚羟基硬脂酸的分子量为500-5000。
本发明的油基泥浆的降粘剂中，优选地，采用的硬脂酸的均聚物的分子量为500-5000。
本发明的油基泥浆的降粘剂包括CZ8-50A型缩聚脂肪酸，是由croda公司生产的Hypermer LP1。
在本发明提供的油基泥浆的降粘剂中，优选地，缩聚脂肪酸的化学式为：R1[(AOn-A-OR2]m；
其中，R1是残留的m个活性氢原子(m≥2)，AO是残留的环氧烷，n为0到100的整数，R2是氢或者COR3，R3为聚羟烷基、聚羟烷基羧酸、羟烷基、羟烷基羧酸、聚羟烷基的低聚物、聚羟烷基羧酸的低聚物。
在本发明提供的油基泥浆的降粘剂中，优选地，采用的油基泥浆的原料组成包括：每50wt％-90wt％的基油中添加1wt％-5wt％的增稠剂、0wt％-5wt％的石灰、0wt％-30wt％的盐水、20wt％-70wt％的加重剂、5wt％-10wt％的降滤失剂、0.3wt％-10wt％的乳化剂，所述油基泥浆的各原料组成的百分比之和为100％。
根据本发明的具体实施方式，采用的盐水是氯化物、溴化物、钾盐、碘盐、甲酸盐、钠盐、钙盐和锌盐中的一种或几种的组合。实际应用中，盐水为CaBr2、CaCO3、CaCl2、NaCl、ZnBr2和KCl中的一种或几种的组合。
在本发明提供的油基泥浆的降粘剂中，优选地，采用的基油包括柴油、汽油或矿物油。
在本发明提供的油基泥浆的降粘剂中，优选地，该油基泥浆的降粘剂的适用温度为22℃-180℃。
在本发明提供的油基泥浆的降粘剂中，优选地，该油基泥浆的降粘剂的适用温度为22℃-130℃。
在本发明提供的油基泥浆的降粘剂中，优选地，该油基泥浆的降粘剂加入油基泥浆后，油基泥浆的粘度屈服值降低50％；更优选地，该油基泥浆的降粘剂加入油基泥浆后，油基泥浆的粘度屈服值降低75％。
本发明的油基泥浆的降粘剂和油基泥浆降粘的方法，能降低油基泥浆到达地表以后的粘度，可以加强泥浆的循环再利用。
本发明的油基钻井液的降粘剂自身抗高温，在225℃高温下、16小时的老化的抗温实验前后，红外光谱重合很好，表明降粘剂自身的抗温能力强。
附图说明
图1为加入各种降粘剂前后的屈服值对比曲线。
图2为加入不同浓度的CZ8-50A前后的屈服值对比曲线。
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，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明中的定义可以从韦氏词典第三版中查到。
粘度表示液体流动需要克服的阻力。粘度定量的表示内摩擦力的大小，通过测量单位面积上平行层流体以单位速度从一端到另一端克服的阻力获得数值。
粘度的测定方法，不仅限于漏斗粘度计和六速仪。六速仪测量塑性粘度(PV)和动切力(YP)。六速仪有一个带衬套的转子可以在泥浆中以多种速度旋转，泥浆的扭矩被同心悬锤测量出来。根据在不同转速的六速仪读数，可以算出塑性粘度(PV)和动切力(YP)。例如根据宾汉塑性模型，PV＝600转的读数-300转的读数。YP＝PV-300转的读数，600转和300转的读数是指使用六速仪测量钻井液流变性能时，转速在600转和300转的剪切应力读数值。
降粘剂指的是解絮凝剂，是一种降粘和防止絮凝的助剂，絮凝就是小微粒聚集的过程。
分散剂是帮助破碎的固体或液体以微粒或微滴形式分散到另外的介质中的化学物质。
实施例1
本实施例提供了多种降粘剂，所用降粘剂包括CZ8-50A、CZ8-50B、CZ2-53、CZ2-4A，在四个不同油基泥浆中的评估效果。
本实施例中的CZ8-50A是缩聚脂肪酸，是由croda公司生产的Hypermer LP1。Croda公司用它作为一种高分子分散剂和润湿剂。Hypermer LP-1是一种在环烷基和石蜡基矿物油中溶解性都很好的高分子表面活性剂，也有很好的乳化稳定性能。在25℃时是一种石蜡状固体，是一种非离子型表面活性剂-酯可以起到乳化剂的功能，可以与水互溶。
CZ8-50B是stepan公司生产的一种线性烷基醇乙氧基化物，是一种液体。
CZ2-53是CNPC USA公司生产的咪唑啉。
CZ2-53是含30％丁醇的1-羟乙基-2-油基咪唑啉(70％)。
CZ2-4A是Akzo Nobel公司生产的聚(氧-1,2-乙二基)，α-(2-乙基己基)-ω-羟基。
四个油基泥浆只是降粘剂不同，测量添加各种降粘剂前后的泥浆粘度变化。测量方法是测量6个剪切速率下的读数值，在600转，300转，200转，100转，6转，3转的读数。试验测量温度是150F，即可得到塑性粘度和动切力。表1列出了测试结果，表1中ppb值磅每350毫升(ppb为：份每桶(part per barrel)，这里的桶是实验室的桶，也就是350毫升，1份大约一克)。
表1
从表1中可以看出，CZ8-50A在各种剪切速率下都有很好的降粘效果，CZ8-50B和CZ2-4A没有降粘效果，而且起到了增粘的作用。
图1为加入各种降粘剂前后的动切力变化曲线。通过图1可以看出，CZ8-50A是所有降粘剂中降低动切力最大的。
实施例2
实施例2是使用不同用量的CZ8-50A对油基钻井液的降粘效果比较。
具体降粘过程包括以下步骤：
步骤a：向油基泥浆中加入降粘剂；
步骤b：将油基泥浆注入到井筒中；
步骤c：当油基泥浆到达地表以后回收取样，测试油基泥浆的性能。
根据降粘剂添加前油基泥浆的粘度，CZ8-50A的使用量从0.2克增加到1.5克。表2是油基钻井液在添加降粘剂前后的流变性能比较。
通过表2看出，适当的CZ8-50A使用量可以将动切力降到井筒需要的范围。动切力变化常用于表征降粘剂。油基钻井液具有最大的动切力变化。CZ8-50A降粘的最佳使用浓度是每350毫升泥浆添加1.0338克。
表2
图2为在加入不同用量的CZ8-50A前后，动切力的变化曲线。通过图2可以看出，加入1.5ppb的CZ8-50A降低的动切力最大，约35Lb/100ft2。
上述CZ8-50A缩聚脂肪酸降粘用于降低油基泥浆粘度时，添加量是油基泥浆重量的0.03-0.2％(0.25-1.5ppb)。
以上实施例说明，本发明的油基泥浆的降粘剂和油基泥浆降粘的方法可以有效降低油基泥浆的粘度。
Claims (10)
1.一种油基泥浆降粘的方法，其特征在于，该油基泥浆降粘的方法包括以下步骤：
步骤a：向油基泥浆中加入降粘剂；
步骤b：将油基泥浆注入到井筒中；
步骤c：当油基泥浆到达地表以后回收取样，测试油基泥浆的性能；
重复进行步骤a至步骤c，直到油基泥浆的粘度达到需要的粘度；
所述降粘剂为缩聚脂肪酸，所述缩聚脂肪酸选自十二羟基硬脂酸与硬脂酸的反应产物、十二羟基硬脂酸、聚羟基硬脂酸、硬脂酸、硬脂酸的均聚物中的一种或几种组合的共聚物，其中，得到的共聚物的分子量为500-10000，在每100wt％的油基泥浆中添加0.03wt％-0.2wt％的降粘剂。
2.根据权利要求1所述的油基泥浆降粘的方法，其特征在于，所述缩聚脂肪酸的化学式为：R1[(AOn-A-OR2]m；
其中，R1是残留的m个活性氢原子，m≥2，AO是残留的环氧烷，n为0到100的整数，R2是氢或COR3，R3为聚羟烷基、聚羟烷基羧酸、羟烷基、羟烷基羧酸、聚羟烷基的低聚物或聚羟烷基羧酸的低聚物。
3.根据权利要求1所述的油基泥浆降粘的方法，其特征在于，所述聚羟基硬脂酸的分子量为500-5000；所述硬脂酸的均聚物的分子量为500-5000。
4.根据权利要求1所述的油基泥浆降粘的方法，其特征在于，所述降粘剂的适用温度为22℃-180℃。
5.根据权利要求1或4所述的油基泥浆降粘的方法，其特征在于，所述降粘剂的适用温度为22℃-130℃。
6.根据权利要求1所述的油基泥浆降粘的方法，其特征在于，所述油基泥浆的原料组成包括：50wt％-90wt％的基油、1wt％-5wt％的增稠剂、0wt％-5wt％的石灰、0wt％-30wt％的盐水、20wt％-70wt％的加重剂、5wt％-10wt％的降滤失剂、0.3wt％-10wt％的乳化剂，所述油基泥浆的各原料组成的百分比之和为100％。
7.根据权利要求6所述的油基泥浆降粘的方法，其特征在于，所述基油包括柴油、汽油或矿物油。
8.一种油基泥浆的降粘剂，其特征在于，所述油基泥浆的降粘剂为缩聚脂肪酸，所述缩聚脂肪酸选自十二羟基硬脂酸与硬脂酸的反应产物、十二羟基硬脂酸、聚羟基硬脂酸、硬脂酸、硬脂酸的均聚物中的一种或几种组合的共聚物，其中，得到的共聚物的分子量为500-10000。
9.根据权利要求8所述的油基泥浆的降粘剂，其特征在于，所述聚羟基硬脂酸的分子量为500-5000。
10.根据权利要求8所述的油基泥浆的降粘剂，其特征在于，所述硬脂酸的均聚物的分子量为500-5000。
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