CN108913108B - 一种压井液、其组合物及其制备工艺 - Google Patents

一种压井液、其组合物及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压井液、其组合物及其制备工艺，涉及油气田开发技术领域。具体而言，压井液的该制备工艺采用植物秸秆粉碎物作为主要原料，对植物秸秆的有效成分进行化学改性，合成可降解的微泡沫压井液，该压井液能够避免或减少对地层的污染，提高油气产量。

Description

一种压井液、其组合物及其制备工艺
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体而言，涉及一种压井液、其组合物及其制备工艺。
背景技术
在以农作物作为主产区的产粮地区，粮食丰收后，其秸秆的处理方法多采用焚烧的方式。由于近些年环保要求的提高，禁止焚烧，使秸秆的处理方式变得愈加需要重视。
在油气田开发生产过程中，随着开发时间的增长，地层压力逐渐下降，致使在修井作业时，随着压井液的加入，压井液进入地层，导致油气层受到污染，油气产量下降。为此，低密度压井液越来越受到重视，由于其密度低，对地层污染小，低密度压井液的需要用量与日俱增。
但是，现有的低密度压井液多采用现有的原料复配方法合成，修井作业后，废弃修井液由于降解困难对环境存在潜在的危害，使压井液的应用受到一定的限制。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种压井液组合物，其可以合成可降解的微泡沫压井液，该压井液能够避免或减少对地层的污染，提高油气产量，同时能够有效处理植物秸秆，避免秸秆燃烧对环境的污染。
本发明的第二目的在于提供一种压井液的制备工艺，其可以制备一种可降解的微泡沫压井液，该压井液能够避免或减少对地层的污染，提高油气产量，同时，该制备工艺能够避免或减少植物秸秆燃烧对自然环境的污染。
本发明的第三目的在于提供一种压井液，该压井液为微泡沫低密度压井液，具有发泡、抗温、可降解等性能，能够防止油气层收到污染，抗温性能，在施工作业是，能够避免或减少压井液发生粘度下降而无法返出地面的问题，同时，该制备工艺能够避免或减少植物秸秆燃烧对自然环境的污染。
本发明是这样实现的：
一种压井液组合物，按重量份数比，其包括有以下组分：
90～110份植物秸秆、140～160份水、1.5～3.5份丙烯腈、0.5～2.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、0.03～0.07份过硫酸铵以及2～4份磺酸。
在本发明优选实施例中，按重量份数比，上述压井液还包括有1～3份乌洛托品。
在本发明优选实施例中，按重量份数比，上述压井液还包括有3～4份氢氧化钠。
在本发明优选实施例中，上述植物秸秆为植物秸秆粉碎物，植物秸秆粉碎物的目数为5～20目。
一种压井液的制备工艺，其包括：将90～110份植物秸秆粉粹物和90～110份水制备得到的植物秸秆溶液、40～60份水、1.5～3.5份丙烯腈、0.5～2.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.03～0.07份过硫酸铵置于反应釜内，在40℃～60℃的条件下反应40～80min，然后在反应釜中加入2～4份磺酸，在100～120℃，1.5～2.5Mpa的条件下反应1～3小时。
在本发明优选实施例中，上述制备工艺包括将经过与磺酸反应后得到的产物与1～3份乌洛托品混合，混合温度为40℃～60℃，混合时间为20～40min。
在本发明优选实施例中，上述制备工艺包括将与乌洛托品混合得到的产物与3～4份氢氧化钠混合，在40℃～60℃的条件下混合20～40min。
在本发明优选实施例中，上述制备工艺包括在反应前的植物秸秆溶液制备步骤；植物秸秆溶液制备步骤包括：将90～110份植物秸秆粉碎物与90～110份水在100～130℃、1.5～2.5Mpa的条件下反应2～6小时。
在本发明优选实施例中，上述粉碎的植物秸秆的目数为5～20目。
一种压井液，其由上述的制备工艺制得。
本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供的压井液组合物，该组合物能够有效利用植物秸秆，对植物秸秆的有效成分进行化学改性，合成可降解的微泡沫压井液，该压井液能够避免或减少对地层的污染，提高油气产量，同时能够有效处理植物秸秆，避免秸秆燃烧对环境的污染。
本发明实施例还提供一种压井液的及其制备工艺，该制备工艺其采用植物秸秆粉碎物作为主要原料，对植物秸秆的有效成分进行化学改性，合成可降解的微泡沫压井液，该压井液能够避免或减少对地层的污染，提高油气产量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明对比例2中的丙烯晴以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸对压井液粘度的影响结果图；
图2为本发明对比例4中的乌洛托品对压井液抗温性能的影响结果图；
图3a为本发明对比例5中的未加入氢氧化钠的对照例的压井液对钻具的影响结果图；
图3b为本发明对比例5中的加入氢氧化钠的实施例1的压井液对钻具的影响结果图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种压井液、其组合物及其制备工艺进行具体说明。
本发明实施例提供的压井液组合物，按重量份数比，其包括有以下组分：
90～110份植物秸秆、140～160份水、1.5～3.5份丙烯腈、0.5～2.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、0.03～0.07份过硫酸铵、2～4份磺酸、1～3份乌洛托品以及3～4份氢氧化钠。
具体地，上述植物秸秆可以为植物秸秆或植物秸秆粉碎物，植物秸秆粉碎物的目数可以5目、6目、7目、8目、9目、10目、11目、12目、13目、14目、15目、16目、17目、18目、19目或20目。
农作物植物秸秆是由大量的有机物和少量的无机物及水分所组成的，其有机物的主要成分为纤维素类的碳水化合物，碳水化合物又由纤维素类物质和可溶性糖类组成。纤维素类物质是植物细胞壁的主要成分，它包括有纤维素、半纤维素以及木质素等。基于秸秆中的主要成分，本压井液组合物能够利用植物秸秆的有效成分，并对其进行化学改性，使其能够制备出可降解的低泡高效压井液。
具体地，植物秸秆的重量份数可以为90份、91份、92份、93份、94份、95份、96份、97份、98份、99份、100份、101份、102份、103份、104份、105份、106份、107份、108份、109份或110份。
水的重量份数可以为140份、141份、142份、143份、144份、145份、146份、147份、148份、149份、150份、151份、152份、153份、154份、155份、156份、157份、158份、159份或160份；
丙烯晴是与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸组合物的添加，能够增加该压井液组合物制备的压井液的粘度。丙烯晴是能够与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸进行共聚，提高压井液的粘度，且在该重量份数的添加下，各组分之间能够更加有效地融合。
丙烯腈的重量份数可以为1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2.0份、2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份、3.0份、3.1份、3.2份、3.3份、3.4份或3.5份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的重量份数可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2.0份、2.1份、2.2份、2.3份、2.4份或2.5份；
过硫酸铵的重量份数可以为0.03份、0.04份、0.05份、0.06份或0.07份。
磺酸，在压井液中加入磺酸基团能够增加压井液的发泡性能，实现低密度性能。在该磺酸添加量的范围内，能够有效提高压井液的发泡性能，磺酸的重量份数可以为2份、3份或4份，此范围外的磺酸添加量会对压井液的发泡性能造成影响。
乌洛托品，英文名称为Methenamine，分子式为C6H12N4，乌洛托品是白色的晶体，分子中含有四个相互稠合的三氮杂环己烷环。再该压井液组合物中添加乌洛托品，能够增加压井液的抗温性能，在使用压井液的过程中，随着井深的增加，地层温度也越来越高，提高压井液的抗温性能能够避免或减少压井液出现因温度升高而导致粘度下降继而无法返出地面的问题。具体地，乌洛托品的重量份数可以为1份、2份或3份。
氢氧化钠，是一种中和剂，在该压井液组合物中，由于加入了磺酸，导致压井液为酸性，加入氢氧化钠与磺酸中和，使压井液为中性，避免对钻具产生腐蚀，提高对钻具的保护作用。具体地，在该压井液组合物种，氢氧化钠的重量份数可以为3份、3.5份或4份。
本发明实施例还提供一种压井液的制备工艺，其包括有：
植物秸秆溶液制备步骤：
将90～110份植物秸秆粉碎物与90～110份水在100～130℃、1.5～2.5Mpa的条件下反应2～6小时，粉碎的植物秸秆的目数为5～20目。
混合步骤：
将90～110份植物秸秆粉粹物和90～110份水制备得到的植物秸秆溶液、40～60份水、1.5～3.5份丙烯腈、0.5～2.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.03～0.07份过硫酸铵置于反应釜内，在40℃～60℃的条件下反应40～80min，然后在反应釜中加入2～4份磺酸，在100～120℃，1.5～2.5Mpa的条件下反应1～3小时。
将经过与磺酸反应后得到的产物与1～3份乌洛托品混合，混合温度为40℃～60℃，混合时间为20～40min。
将与乌洛托品混合得到的产物泵入处理罐中40℃～60℃，常压条件下搅拌20～40min，然后将与乌洛托品混合得到的产物与3～4份氢氧化钠混合，在40℃～60℃的条件下混合20～40min。
该制备工艺其采用植物秸秆粉碎物作为主要原料，利用植物秸秆的有效成分作为原料，合成可降解的微泡沫压井液，该压井液能够避免或减少对地层的污染，提高油气产量；同时能够有效处理植物秸秆，避免秸秆燃烧对环境的污染。
本发明实施例还提供一种压井液，其由上述制备工艺制得。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种压井液的制备工艺，其包括：
植物秸秆溶液制备步骤：
将100份植物秸秆粉碎物与100份水在120℃、2.0Mpa的条件下反应4小时，粉碎的植物秸秆的目数为10目。
混合步骤：
将100份植物秸秆粉粹物和90～110份水制备得到的植物秸秆溶液、50份水、2.5份丙烯腈、2.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.05份过硫酸铵置于反应釜内，在50℃的条件下反应60min，然后在反应釜中加入3份磺酸，在120℃，2Mpa的条件下反应2小时。
将经过与磺酸反应后得到的产物与2份乌洛托品混合，混合温度为50℃，混合时间为30min。
将与乌洛托品混合得到的产物泵入处理罐中50℃，常压条件下搅拌30min，然后将与乌洛托品混合得到的产物与3.5份氢氧化钠混合，在50℃的条件下混合30min。
实施例2
本实施例提供的一种压井液的制备工艺，其与实施例1提供的制备工艺大致相同，区别在于参数的不同，如下：
植物秸秆溶液制备步骤：
将90份植物秸秆粉碎物与95份水在115℃、2.0Mpa的条件下反应4小时，粉碎的植物秸秆的目数为15目。
混合步骤：
将90份植物秸秆粉粹物和95份水制备得到的植物秸秆溶液、48份水、2.4份丙烯腈、1.3份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.04份过硫酸铵置于反应釜内，在50℃的条件下反应60min，然后在反应釜中加入2.8份磺酸，在120℃，2Mpa的条件下反应2小时。
将经过与磺酸反应后得到的产物与1.8份乌洛托品混合，混合温度为50℃，混合时间为40min。
将与乌洛托品混合得到的产物泵入处理罐中50℃，常压条件下搅拌35min，然后将与乌洛托品混合得到的产物与3.2份氢氧化钠混合，在50℃的条件下混合40min。
实施例3
本实施例提供的一种压井液的制备工艺，其与实施例1、2提供的制备工艺大致相同，区别在于参数的不同，如下：
植物秸秆溶液制备步骤：
将105份植物秸秆粉碎物与105份水在115℃、2.0Mpa的条件下反应4小时，粉碎的植物秸秆的目数为20目。
混合步骤：
将105份植物秸秆粉粹物和105份水制备得到的植物秸秆溶液、55份水、3.0份丙烯腈、2.0份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.04份过硫酸铵置于反应釜内，在55℃的条件下反应60min，然后在反应釜中加入3.0份磺酸，在120℃，2Mpa的条件下反应2小时。
将经过与磺酸反应后得到的产物与1.8份乌洛托品混合，混合温度为55℃，混合时间为35min。
将与乌洛托品混合得到的产物泵入处理罐中50℃，常压条件下搅拌40min，然后将与乌洛托品混合得到的产物与4份氢氧化钠混合，在50℃的条件下混合35min。
对比例1
验证实施例1～3中的植物秸秆粉碎物的细度对压井液的影响。
实验方法
采用实施例1中的制备工艺制备5组压井液，5组压井液的区别在于将原料植物秸秆通过粉碎机加工成以下目数：1-5目(平均目数为3目)、5-10目(平均目数为7目)、10-20目(平均目数为15目)、20-30目(平均目数为25目)、30-40目(平均目数为35目)五种规格，加入其质量1：1的水，在120℃、2MPa的条件下，不同反应时间的情况下测制得的压井液滤失量，测试结果如表1所示。
实验结果
表1滤失量的测试结果
Figure BDA0001799959730000091
由表1可知，压井液的植物秸秆粉碎物在5-20目规格之间，反应4小时的反应条件下，压井液的滤失量较好。
对比例2
验证实施例1中的丙烯晴以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸对压井液粘度的影响。
实验方法
采用实施例1中的制备工艺，对比设置一组对照例，对照例中，采用丙烯酰胺代替丙烯腈，然后测试在丙烯酰胺/丙烯腈的不同添加量的情况下，2组实施例中压井液的粘度，实验结果如图1所示。
需要说明的是，在本对比例中，丙烯酰胺的添加百分比为丙烯酰胺相对于植物秸秆的重量百分比，丙烯腈添加百分比为丙烯腈相对于植物秸秆的重量百分比。比如，2.5％丙烯晴代指，在100份植物秸秆中，添加2.5份丙烯晴。
实验结果
由图1可知，实施例1与对照例相比，实施例1的压井液的粘度更好，且当丙烯晴与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的重量份数为2.5时，压井液的粘度效果最佳，且实施例1的粘度效果始终优于对照例的粘度效果。
对比例3
验证实施例1中的磺酸对压井液发泡性能的影响。
实验方法
采用实施例1中的制备方法，设置8组不同磺酸添加量的实施例，然后对其制作的压井液进行发泡性能的测试，测试结果如表2所示。
实验结果
表2发泡性能的结果
Figure BDA0001799959730000101
Figure BDA0001799959730000111
由表2可知，当磺酸的重量份数比为2～4份时，产品的发泡性能最佳。
对比例4
验证实施例1中的乌洛托品对压井液抗温性能的影响。
实验方法
采用实施例1中的制备方法，设置7组不同乌洛托品添加量的实施例，7组实施例中，乌洛托品添加量分别为：0份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份以及3份。然后对其制作的压井液进行抗温性能的测试，测试结果如图2所示。
实验结果
通过乌洛托品的加入，产品抗温能力增加，当加量达到2份时，压井液的抗温能力达到稳定。
对比例5
验证实施例1中的氢氧化钠对压井液抗腐蚀性能的影响。
实验方法
采用实施例1中的制备方法，对比设置一组不添加氢氧化钠的对比例2，然后对其制作的压井液进行抗腐蚀性能的测试，测试结果如图3a、3b所示。
实验结果
由图3a、3b可知，加入了氢氧化钠的压井液对钻具具有保护作用。
对比例6
验证实施例1制备的压井液的可降解性能。
采用实施例1的制备工艺制备压井液，然后将压井液在120℃热滚7天后，测其表观粘度，粘度降低至1.5mpa·s，可见压井液已经失效，压井液具有高温可降解性。
对比例7
验证实施例1制备的压井液的的性能。
采用实施例1提供的制备工艺制备的压井液与市面上的压井液进行性能比较，结果如表3所示。
表3性能对比结果
Figure BDA0001799959730000121
由表3可知，实施例1的压井液的密度可调，能满足不同地层压力的采气井施工需要；抗油性能好，不会因地层含有原油而引起压井液比重变化；可降解，对环境不产生伤害；滤失量低，可以有效地保护油气层；对地层无污染能，增加开采时间和产量；有抗低温能力，保证冬季正常施工；产品稳定，无析出现象，且具有一定的暂堵作用。
本发明实施例提供的压井液组合物，该组合物能够有效利用植物秸秆，对植物秸秆的有效成分进行化学改性，合成可降解的微泡沫压井液，该压井液能够避免或减少对地层的污染，提高油气产量，同时能够有效处理植物秸秆，避免秸秆燃烧对环境的污染。
本发明实施例还提供一种压井液的及其制备工艺，该制备工艺其采用植物秸秆粉碎物作为主要原料，对植物秸秆的有效成分进行化学改性，合成可降解的微泡沫压井液，该压井液能够避免或减少对地层的污染，提高油气产量。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压井液组合物，其特征在于，按重量份数比，其包括有以下组分：
90~110份植物秸秆、140~160份水、1.5~3.5份丙烯腈、0.5~2.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、0.03~0.07份过硫酸铵以及2~4份磺酸。
2.根据权利要求1所述的压井液组合物，其特征在于，按重量份数比，所述压井液还包括有1~3份乌洛托品。
3.根据权利要求1或2所述的压井液组合物，其特征在于，按重量份数比，所述压井液还包括有3~4份氢氧化钠。
4.根据权利要求3所述的压井液组合物，其特征在于，所述植物秸秆为植物秸秆粉碎物，所述植物秸秆粉碎物的目数为5~20目。
5.一种压井液的制备工艺，其特征在于，其包括：将90~110份植物秸秆粉粹物和90~110份水制备得到的植物秸秆溶液、40~60份水、1.5~3.5份丙烯腈、0.5~2.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.03~0.07份过硫酸铵置于反应釜内，在40℃~60℃的条件下反应40~80min，然后在反应釜中加入2~4份磺酸，在100~120℃，1.5~2.5Mpa的条件下反应1~3小时。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括将经过与磺酸反应后得到的产物与1~3份乌洛托品混合，混合温度为40℃~60℃，混合时间为20~40min。
7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括将与乌洛托品混合得到的产物与3~4份氢氧化钠混合，在40℃~60℃的条件下混合20~40min。
8.根据权利要求5~7任一项所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括在反应前的植物秸秆溶液制备步骤；所述植物秸秆溶液制备步骤包括：将90~110份植物秸秆粉碎物与90~110份水在100~130℃、1.5~2.5Mpa的条件下反应2~6小时。
9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述植物秸秆粉碎物的目数为5~20目。
10.一种压井液，其特征在于，其由权利要求5~9任一项所述的制备工艺制得。
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