CN108929661A - 一种钻井液用流型调节剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻井液用流型调节剂及其制备方法和应用。本发明以黄原胶为基础，添加保水效果好的天然高分子聚合物，如沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠。一方面，上述天然高分子聚合物能够使钻井液具有较好的保水效果，防止水分流失；另一方面上述天然高分子聚合物与黄原胶协调作用，能够提高钻井液用流型调节剂的黏性和生物降解性能，使得本发明提供的流型调节剂可以应用在生态钻井液中。

Description

一种钻井液用流型调节剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，尤其涉及一种钻井液用流型调节剂及其制备方法和应用。

背景技术

钻井液是钻井工程中的一种重要流体，它直接关系到钻井的安全与质量。而随着人们对生态环境的愈加重视，钻井液的处理方式从早期的直接排放、固化掩埋，到现在的回收利用，钻井液逐渐朝着生态环保的方向发展，生态钻井液应运而生。

流型调节剂是生态钻井液中的一种重要材料，流型调节剂在生态钻井液中的作用是调节钻井液的流变，保证井眼清洁和安全钻进。目前市场上常见的流型调节剂主要以黄原胶、瓜胶和高黏聚阴离子纤维素为主。虽然黄原胶、瓜胶和高黏聚阴离子纤维素在生物毒性以及降解性等方面具有很好的效果，但是其在保水能力等方面又有所欠缺。

发明内容

本发明提供了一种钻井液用流型调节剂及其制备方法和应用，本发明提供的钻井液用流型调节剂具有较好的降解性的同时保水性能优异。

为了达到以上目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种钻井液用流型调节剂，以质量份计，包括以下组分：

黄原胶40～60份

沙蒿胶10～20份

车前籽胶5～30份

罗望子胶10～20份

魔芋胶5～20份

透明质酸5～10份

海藻酸钠5～10份。

优选的，所述流型调节剂包括以下组分：

黄原胶45～55份

沙蒿胶12～18份

车前籽胶10～25份

罗望子胶12～18份

魔芋胶10～15份

透明质酸6～9份

海藻酸钠6～9份。

优选的，所述黄原胶、沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠中重金属含量独立地低于90mg/Kg。

本发明还提供了上述技术方案所述钻井液用流型调节剂的制备方法，包括以下步骤：

将黄原胶、沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠混合，得到流型调节剂。

优选的，所述混合的方式为捏合机混合。

本发明还提供了上述技术方案所述流型调节剂或者上述技术方案所述制备方法制备得到的流型调节剂在生态钻井液中的应用。

优选的，所述生态钻井液中流型调节剂的质量百分含量为0.3～0.5％。

本发明以黄原胶为基础，添加保水效果好的天然高分子聚合物，沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠。在本发明中，所述黄原胶具有剪切稀释性，将黄原胶与沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠混合后，不同分子量的大分子聚合物与黄原胶在羟基作用下与水分子协同增黏，提高了流型调节剂的黏度，增强了本发明所述流型调节剂的剪切稀释性。在上述原料的共同作用下，本发明提供的钻井液用流型调节剂能够满足钻井液对流型调节剂的流型性能要求，而且本发明提供的钻井液用流型调节剂具有较好的保水性能，防止水分流失。另一方面本发明提供的流型调节剂具有较好的生物降解性能。如实施例所示，本发明提供的流型调节剂具有较高的表观黏度和低剪切速率黏度，表观黏度为25～30mPa·s，低剪切速率黏度为45452～52014mPa·s；另外，本发明提供的流型调节剂与土壤的混合物经过7天曝晒后，混合物的水份含量由4.05％降低到33.2～33.4％，降低的幅度较小；而且本发明提供的流型调节剂BOD/COD值较高，生物降解性能较好，满足生态钻井液的要求。

具体实施方式

本发明提供了一种钻井液用流型调节剂，以质量份计，包括以下组分：黄原胶40～60份，沙蒿胶10～20份，车前籽胶5～30份，罗望子胶10～20份，魔芋胶5～20份，透明质酸5～10份，海藻酸钠5～10份。

在本发明中，如无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员所熟知的市售商品。

以质量份计，本发明提供的钻井液用流型调节剂包括40～60份的黄原胶，优选为45～55份，进一步优选为48～53，更优选为50～52。在本发明中，所述黄原胶的作用是调节钻井液黏度。

在本发明中，以所述黄原胶的质量份为基准，所述钻井液用流型调节剂包括10～20份沙蒿胶，优选为12～18份，进一步优选为14～16份。在本发明中，所述沙蒿胶的作用是调节钻井液黏度，提高钻井液的保水能力。

在本发明中，以所述黄原胶的质量份为基准，所述钻井液用流型调节剂包括5～30质量份的车前籽胶，优选为10～25份，进一步优选为15～20份，更优选为16～18份。在本发明中，所述车前籽胶的作用是调节钻井液黏度，提高钻井液的保水能力。

在本发明中，以所述黄原胶的质量份为基准，所述钻井液用流型调节剂包括10～20质量份的罗望子胶，优选为12～18份，进一步优选为14～16份。在本发明中，所述罗望子胶的作用是调节钻井液黏度，提高钻井液的保水能力。

在本发明中，以所述黄原胶的质量份为基准，所述钻井液用流型调节剂包括5～20质量份的魔芋胶，优选为8～18份，进一步优选为10～15份，更优选为12～14份。在本发明中，所述魔芋胶的作用是调节钻井液黏度。

在本发明中，以所述黄原胶的质量份为基准，所述钻井液用流型调节剂包括5～10质量份的透明质酸，优选为6～9份，进一步优选为7～8份。在本发明中，所述透明质酸的作用是调节钻井液黏度，提高钻井液的保水能力。

在本发明中，以上述质量份的黄原胶计，所述钻井液用流型调节剂包括5～10质量份的海藻酸钠，优选为6～9份，进一步优选为7～8份。在本发明中，所述海藻酸钠的作用是调节钻井液黏度，提高钻井液的保水能力。

在本发明中，黄原胶具有剪切稀释性，将黄原胶与沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠混合后，不同分子量的大分子聚合物与黄原胶在羟基作用下与水分子协同增黏，提高了流型调节剂的黏度，增强了本发明所述流型调节剂的剪切稀释性。在上述原料的共同作用下，本发明提供的钻井液用流型调节剂能够满足钻井液对流型调节剂的流型性能要求，而且本发明提供的钻井液用流型调节剂具有较好的保水性能。

本发明还提供了上述技术方案所述钻井液用流型调节剂的制备方法。在本发明中，所述钻井液用流型调节剂的制备方法包括以下步骤：

将黄原胶、沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠混合，得到钻井液用流型调节剂。

本发明对上述原料混合的方式没有特别限定，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。在本发明的具体实施例中，本发明具体采用捏合机将上述原料混合均匀。

本发明还提供了上述技术方案所述钻井液用流型调节剂或者上述技术方案所述制备方法制备得到的钻井液用流型调节剂在生态钻井液中的应用。

在本发明中，所述钻井液用流型调节剂在生态钻井液中的质量百分含量优选为0.3～0.5％。

在本发明的实施例中，所述生态钻井液还包括淡水、天然蒙脱石粉、碳酸钾、淀粉降滤失剂、抑制剂、包被剂、防塌封堵剂和重晶石；所述天然蒙脱石粉、碳酸钾、淀粉降滤失剂、抑制剂、包被剂、防塌封堵剂和重晶石的含量分别优选为生态钻井液总质量的2％～4％、0.2％～0.4％、1％～3％、1％～3％、0.1～0.2％、1.0％～3％和18％～22％。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

将40重量份黄原胶、10重量份沙蒿胶、20重量份车前籽胶、10重量份罗望子胶、5重量份魔芋胶、5重量份透明质酸和5重量份海藻酸钠复配，采用捏合机混合均匀，得到流型调节剂。

实施例2：

将50重量份黄原胶、20重量份沙蒿胶、10重量份车前籽胶、15重量份罗望子胶、10重量份魔芋胶、5重量份透明质酸和10重量份海藻酸钠复配，采用捏合机混合均匀，得到流型调节剂。

实施例3：

将60重量份黄原胶、20重量份沙蒿胶、30重量份车前籽胶、10重量份罗望子胶、10重量份魔芋胶、10重量份透明质酸和10重量份海藻酸钠复配，采用捏合机混合均匀，得到流型调节剂。

对比例1：

以黄原胶为流型调节剂。

对比例2

以高黏聚阴离子纤维素为流型调节剂。

对实施例1～4以及对比例1～2的流型调节剂的黏度性能进行测试，测试方法为：将淡水和流型调节剂按照1:0.8％的比例混合，得到混合物，测试混合物的表观黏度和低剪切速率黏度。测试结果如表1所示。

表1实施例1～4以及对比例1～2的流型调节剂的黏度

由表1测试结果可知，本发明提供的流型调节剂表观黏度为25～30mPa·s，低剪切速率黏度为45452～52014mPa·s。本发明提供的流型调节剂与对比例1黄原胶相比，本发明提供的流型调节剂具有更高的低剪切速率黏度；本发明所制得的流型调节剂与对比例2高黏聚阴离子纤维素相比，本发明提供的流型调节剂无论是表观黏度，还是低剪切速率黏度均高于对比例2。由此可知，本发明提供的流型调节剂具有较高的表观黏度和低剪切速率黏度。

对实施例1以及对比例1～2的流型调节剂的保水性能进行测试，测试方法为：将土壤和流型调节剂按照1:3％的比例混合，得到混合物，将混合物放置在阳光下曝晒七天，每天测试土壤中含水率(wt.％)。将实施例1与土壤得到的混合物重复4次试验，测试结果如表2所示。

表2实施例1以及对比例1～2的流型调节剂的保水性能

由表2测试结果可知，本发明提供的流型调节剂经过7天后，混合物的水分含量为33.2～33.4wt.％，高于而对比例1的水份含量21.4wt.％和对比例2的水份含量11.5wt.％。实施例2～3在同等条件下评价，7天后混合物的水分含量也均在33wt％以上。由此可知，本发明提供的流型调节剂具有较好的保水性能。

对实施例1～3以及对比例1～2的流型调节剂组成的钻井液性能进行测试，测试方法为：将淡水、流型调节剂、天然蒙脱石粉、碳酸钾、淀粉降滤失剂、抑制剂、包被剂、防塌封堵剂和重晶石混合，得到生态钻井液。其中抑制剂为氨基抑制剂，包被剂为大分子聚合物，防塌封堵剂为大分子有机物；另外，流型调节剂、天然蒙脱石粉、碳酸钾、淀粉降滤失剂、抑制剂、包被剂、防塌封堵剂和重晶石在钻井液中的的质量分数依次为0.4％、3％、0.3％、2％、2.0％、0.1％、2.0％和20％。测试钻井液的基本性能，测试结果如表3所示。

表3实施例1～3以及对比例1～2的流型调节剂组成的钻井液性能

在本发明中，所述低压低温压失水指的是0.75MPa、25℃、30min的压失水体积；所述高压高温压失水指的是3.5MPa、100℃、30min的压失水体积。

在本发明中，所述BOD/COD指的是5日生物耗氧量与5日生化耗氧量的比值。

由表3测试结果可知，本发明提供的流型调节剂应用在钻井液中，能够满足钻井液的要求。而且本发明提供的流型调节剂的BOD/COD的值较高，具有较好的生物降解性，以此得到的钻井液具有较好的生物降解性能，满足生态钻井液的要求。

综上所述，本发明提供的流型调节剂具有较高的表观黏度和低剪切速率黏度，表观黏度为25～30mPa·s，低剪切速率黏度为45452～52014mPa·s；另外，本发明提供的流型调节剂具有较好的保水性能，流型调节剂与土壤的混合物经过7天曝晒后，混合物的水份含量为33.2～33.4％；而且本发明提供的流型调节剂能够应用在生态钻井液中，而且本发明提供的流型调节剂BOD/COD值较高，生物降解性能较好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钻井液用流型调节剂，以质量份计，包括以下组分：

黄原胶40～60份

沙蒿胶10～20份

车前籽胶5～30份

罗望子胶10～20份

魔芋胶5～20份

透明质酸5～10份

海藻酸钠5～10份。

2.根据权利要求1所述的钻井液用流型调节剂，其特征在于，所述流型调节剂包括以下组分：

黄原胶45～55份

沙蒿胶12～18份

车前籽胶10～25份

罗望子胶12～18份

魔芋胶10～15份

透明质酸6～9份

海藻酸钠6～9份。

3.根据权利要求1或2所述的钻井液用流型调节剂，其特征在于，所述黄原胶、沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠中重金属含量独立地低于90mg/Kg。

4.一种权利要求1～3任一项所述钻井液用流型调节剂的制备方法，包括以下步骤：

将黄原胶、沙蒿胶、车前籽胶、魔芋胶、罗望子胶、透明质酸和海藻酸钠混合，得到流型调节剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为捏合机混合。

6.一种权利要求1～3任一项所述流型调节剂或者权利要求4～5任一项所述制备方法制备得到的流型调节剂在生态钻井液中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述生态钻井液中流型调节剂的质量百分含量为0.3～0.5％。