CN106867483A - 一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，由以下质量份数的材料组成：海洋贝壳、螺壳类材料10～30份、超细碳酸钙10～20份、抗盐土材料15～25份、纸纤维材料20～30份、有机褐煤材料30～60份；本发明针对油基钻井液，提供了一种抗高温环保型降滤失剂，该降滤失剂抗温达到240℃，环保性能好，封堵降滤失效果较高，有利于提高井壁的承压能力，可以酸化解堵，有利于保护油气层。

Description

一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂
技术领域
本发明涉及的是石油与天然气钻井技术领域，具体的说是一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂。
背景技术
油基钻井液性能稳定，具有抗高温、润滑性好、抑制性强、腐蚀性小、抗污染能力强的优点，使其具有稳定井壁和保护油气层等作用，在高温复杂地层的石油与天然气钻井中已经得到广泛应用。滤失造壁性作为油基钻井液的基本性能，主要依靠降滤失剂来调控。通常应用较多的油基钻井液降滤失剂是沥青类产品，其主要化学组分为稠环芳烃，化学稳定性高。虽然该类产品具有较好的滤失造壁性，但由于稠环芳烃在自然环境中难以降解，对环境造成一定程度的污染；同时稠环芳烃是发射荧光的主体物质(生荧团)，严重干扰岩屑荧光录井。因此，沥青类产品作为油基钻井液降滤失剂的应用越来越受到制约。
随着石油与天然气钻探的深度越来越深，地层温度越来越高，这就对油基钻井液降滤失剂耐温性能提出了更高的要求；同时，随着人们环保意识的增强和环保法规的日趋严格，要求油气钻探工作液的低毒环保性能要高。目前，环保性能较好的降滤失剂往往抗温性能不高，对井壁微裂缝和孔隙的封堵性能不强，如疏水改性淀粉类降滤失剂，抗温不超过130℃；油溶性聚合物或预交联聚合物降滤失剂最高耐温150～180℃，改性褐煤类降滤失剂耐温也难于超过220℃。虽然改性沥青类和改性橡胶类封堵降滤失剂耐温可以达到240℃，封堵性能也较强，但两者化学稳定性较高，毒性较大，难以在环境条件下降解，对环境容易造成较大的污染。因此，研制一种耐温240℃，同时环保性能良好、封堵性较强的油基钻井液降滤失剂具有重要的现实意义。
室内研究发现，贝壳、海螺壳、海蛎子外壳等硬度高、脆性大，容易研磨粉碎至一定粒度，同时其化学成分主要是易溶于盐酸的碳酸盐，非常适合用作地层裂缝和孔隙的酸溶性桥堵材料；超细碳酸钙、尤其是纳米碳酸钙粉末，盐酸酸溶率接近100％，适合封堵泥页岩纳米级缝隙。只要将两者进行适当表面改性，就可以用作油基钻井液刚性桥堵降滤失剂材料。另外、海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石等抗盐土属于可溶于土酸的矿物纤维，对地层裂缝的封堵作用较强，适合用作地层缝隙的可变形封堵材料；如果再配合具有环保性较好、耐温性能较高的经油溶改性的腐殖酸类材料，可望制备出一种抗高温、环保性能和封堵造壁性能良好的油基钻井液降滤失剂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，由以下质量份数的材料组成：海洋贝壳、螺壳类材料10～30份、超细碳酸钙10～20份、抗盐土材料15～25份、纸纤维材料20～30份、有机褐煤材料30～60份。
进一步，所述海洋贝壳、螺壳类材料包括各种贝类外壳、海螺壳、海蛎子外壳。
进一步，所述海洋贝壳、螺壳类材料研磨粉碎粒度为400～1000目范围。
进一步，所述海洋贝壳、螺壳类材料，在30℃温度下用15％wt盐酸浸泡24h酸溶率大于80％wt。
进一步，所述超细碳酸钙粒度在800～1200目范围。
进一步，所述超细碳酸钙材料，在30℃温度下用15％wt盐酸浸泡24h酸溶率大于95％wt。
进一步，所述海洋贝壳、螺壳类粉末和超细碳酸钙粉末均需要进行表面改性处理，具体方法是：首先配制阳离子季铵盐表面活性剂溶液，质量百分比浓度为1％～2％，按照固液质量比为1:(5～10)混合，搅拌均匀，静置浸泡12～24h，除去上部液体后留下下部固体材料再进行干燥、粉碎至过80目筛。
进一步，所述抗盐土材料为海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石商用抗盐土成品。
进一步，所述抗盐土材料，在30℃温度下用标准土酸浸泡24h酸溶率大于80％wt。
进一步，所述纸纤维材料为废旧纸箱粉碎后的纤维颗粒，其粒径范围为0.38-0.83mm。
进一步，所述抗盐土材料和纸纤维材料均需要进行表面改性处理，具体方法是：按照液固质量比1:(100～200)用生物柴油均匀喷洒到抗盐土材料和纸纤维材料中。
进一步，所述有机褐煤是通过有机胺对褐煤进行化学改性制备而成的产物，经干燥、粉碎、过80目筛。
进一步，所述有机胺可以是烷基醇胺、多乙烯多胺，如二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺、七乙烯八胺；也可以是长链脂肪胺，如十二胺、十四胺、十六胺、十八胺。
进一步，所述褐煤，腐殖酸干基含量不低于80％wt，其中黑腐殖酸占总腐殖酸的比例不低于60％wt。
本发明的有益效果为：本发明针对油基钻井液，提供了一种抗高温环保型降滤失剂，该降滤失剂抗温达到240℃，环保性能好，封堵降滤失效果较高，有利于提高井壁的承压能力，可以酸化解堵，有利于保护油气层。
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，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
取海洋贝壳、螺壳类材料10kg、超细碳酸钙15kg、抗盐土材料25kg、纸纤维材料20kg、有机褐煤材料50kg，机械混合均匀即为成品。
实施例2：
取海洋贝壳、螺壳类材料15kg、超细碳酸钙10kg、抗盐土材料20kg、纸纤维材料25kg、有机褐煤材料60kg，机械混合均匀即为成品。
实施例3：
取海洋贝壳、螺壳类材料20kg、超细碳酸钙20kg、抗盐土材料15kg、纸纤维材料30kg、有机褐煤材料40kg，机械混合均匀即为成品。
实施例4：
取海洋贝壳、螺壳类材料30kg、超细碳酸钙15kg、抗盐土材料25kg、纸纤维材料20kg、有机褐煤材料30kg，机械混合均匀即为成品。
实施例的产品评价：
钻井液配方：基液[用5#白油按照油水体积比80:20的比例与25％CaCl2水溶液混合]+3％有机土+6％主乳化剂+4％助乳化剂+1.5％润湿剂+2％碱度调节剂+加重剂+4％降滤失剂样品或对比样品(沥青降滤失剂)，配制成密度为1.8g/cm3的油包水乳化钻井液。分别在180℃、200℃、220℃、240℃温度下热滚16h，然后在150℃、3.5MPa条件下测高温高压滤失量，测试结果列于表1中。
表1样品高温高压滤失量测试结果(单位：mL)
表中空白样品为没有加入降滤失剂的钻井液体系。从表中数据可以看出，随着老化温度升高，高温高压滤失量也随之增大。与沥青降滤失剂相比，实施例样品具有明显的降滤失效果，老化温度高达240℃，仍然能控制钻井液高温高压滤失量低于15mL。由此可见，本发明产品耐温240℃，可以用于高温深井油基钻井液中。由于本发明产品组分皆为无毒或低毒、环保材料，不含有沥青、橡胶等难以在环境中降解的组分，因此，可以作为抗高温环保型油基钻井液降滤失剂使用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (14)

1.一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：由以下质量份数的材料组成：海洋贝壳、螺壳类材料10～30份、超细碳酸钙10～20份、抗盐土材料15～25份、纸纤维材料20～30份、有机褐煤材料30～60份。
2.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述海洋贝壳、螺壳类材料包括各种贝类外壳、海螺壳、海蛎子外壳。
3.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述海洋贝壳、螺壳类材料研磨粉碎粒度为400～1000目范围。
4.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述海洋贝壳、螺壳类材料，在30℃温度下用15％wt盐酸浸泡24h酸溶率大于80％wt。
5.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述超细碳酸钙粒度在800～1200目范围。
6.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述超细碳酸钙材料，在30℃温度下用15％wt盐酸浸泡24h酸溶率大于95％wt。
7.根据权利要求1～6所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述海洋贝壳、螺壳类粉末和超细碳酸钙粉末均需要进行表面改性处理，具体方法是：首先配制阳离子季铵盐表面活性剂溶液，质量百分比浓度为1％～2％，按照固液质量比为1:(5～10)混合，搅拌均匀，静置浸泡12～24h，除去上部液体后留下下部固体材料再进行干燥、粉碎至过80目筛。
8.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述抗盐土材料为海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石商用抗盐土成品。
9.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述抗盐土材料，在30℃温度下用标准土酸浸泡24h酸溶率大于80％wt。
10.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述纸纤维材料为废旧纸箱粉碎后的纤维颗粒，其粒径范围为0.38-0.83mm。
11.根据权利要求8～10所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述抗盐土材料和纸纤维材料均需要进行表面改性处理，具体方法是：按照液固质量比1:(100～200)用生物柴油均匀喷洒到抗盐土材料和纸纤维材料中。
12.根据权利要求1所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述有机褐煤是通过有机胺对褐煤进行化学改性制备而成的产物，经干燥、粉碎、过80目筛。
13.根据权利要求12所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述有机胺可以是烷基醇胺、多乙烯多胺，如二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺、七乙烯八胺；也可以是长链脂肪胺，如十二胺、十四胺、十六胺、十八胺。
14.根据权利要求12所述的一种抗高温环保型油基钻井液降滤失剂，其特征在于：所述褐煤，腐殖酸干基含量不低于80％wt，其中黑腐殖酸占总腐殖酸的比例不低于60％wt。
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