CN109575890A - 类油基钻井液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种类油基钻井液，在水基钻井液中加入钻井液添加剂即得所述类油基钻井液；所述钻井液添加剂与所述水基钻井液中水分的重量比为1:150。本发明的类油基钻井液具有高动塑比以及优异的携岩能力，能够有效的抑制岩屑的形成，有利于井筒保持清洁，保证钻井的正常稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工钻井领域，具体是一种类油基钻井液。
背景技术
目前的钻井液主要有两大类，即油基钻井液与水基钻井液。这两种钻井液都拥有各自的优缺点。油基钻井液具备较为优异的工作性能，可以很好地解决井壁稳定问题；但是其存在成本高、环保性差、安全性差等问题。水基钻井液虽然具有成本低，环保等优点，但一般的水基钻井液体系井壁稳定性差，容易导致井底事故。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种类油基钻井液，其具有高动塑比以及优异的携岩能力，能够有效的抑制岩屑的形成，有利于井筒保持清洁，保证钻井的正常稳定工作。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种类油基钻井液，在水基钻井液中加入钻井液添加剂即得所述类油基钻井液；所述钻井液添加剂与所述水基钻井液中水分的重量比为1:150；所述钻井液添加剂包括第一添加剂；
其中，所述第一添加剂的制备方法如下：
S1、将重量份为3份的皂荚豆、3份的胡麻豆混合后经微波热处理30min，于转速为4000rpm的粉碎机中研磨粉碎，过14目筛后得到第一筛选物，向所述第一筛选物中加入5倍重量份的水，进行2h的回流提取，过滤后得到第一滤渣与第一滤液；
S2、将重量份为6份的刺槐豆于40℃的温度下浸泡8min，得到第一浸泡物，将所述第一浸泡物中的水分沥干后，于150℃的温度下去湿2min，再经破碎后过16目筛，即得第二筛选物，将第二筛选物与第一滤渣混合后并向其中加入6倍重量份的水，回流提取3h，过滤后得到第二滤渣与第二滤液；
S3、将重量份为3份的瓜尔豆于35℃的温度下浸泡5min，得到第二浸泡物，将所述第二浸泡物中的水分沥干后，于130℃的温度下去湿1min，再经破碎后过18目筛，即得第三筛选物，将第三筛选物与第二滤渣混合并向其中加入8倍重量份的水，回流提取4h，过滤后得到第三滤液；
S4、合并所述第一滤液、第二滤液、第三滤液，得到第一混合溶液，向所述第一混合溶液中加入0.01倍重量份的羧甲基纤维素，在50℃下搅拌10min后，继续加入0.1倍重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀并浓缩，得到浓缩物，向所述浓缩物中加入体积分数为96％的乙醇后静置12h，然后除去上清液，得到浓缩物溶液，将浓缩物溶液干燥并研磨成粉，即得所述第一添加剂；
其中，S2与S3中所述破碎的方法为锤击式破碎。
优选地是，所述的类油基钻井液中，所述钻井液添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂与第一添加剂的质量比为1:2，所述第二添加剂的制备方法如下：
A1、将卡拉胶与体积分数为80％的乙醇溶液混合，加入氢氧化钾后，于22℃下碱化2h，制得第二混合溶液；
A2、向A1中的第二混合溶液加入钛酸酯交联剂后，在90℃下反应3h，制得第三混合溶液；
A3、向A2中的第三混合溶液中加入二硫四氧酸钠、亚硫酸钠、磺甲基酚醛树脂搅拌30min，并过滤，然后于50℃下烘干，研磨成粉即得所述第二添加剂；
其中，所述卡拉胶、体积分数为80％的乙醇溶液、氢氧化钾、钛酸酯交联剂、二硫四氧酸钠、亚硫酸钠与磺甲基酚醛树脂的质量比为1:10:0.2:0.5:0.1:0.2:0.5。
优选地是，所述的类油基钻井液中，S1中所述过滤的方法为：将回流提取后得到的溶液置于加压过滤机中初次过滤，得到滤液与滤饼，将滤饼洗涤后，收集洗涤液并置入加压过滤机再次过滤，收集再次过滤的滤渣即得所述第一滤渣，合并两次加压过滤的滤液即得所述第一滤液。
优选地是，所述的类油基钻井液中，S1与S2中的所述浸泡的过程中还同时向浸泡物中通入热空气。
优选地是，所述的类油基钻井液中，S4中所述干燥的过程中还使用喷雾干燥机向所述浓缩物溶液喷洒硅铝酸镁溶液。
优选地是，所述的类油基钻井液中，A3中所述过滤的具体方法为：将搅拌后的液体静置1h，除去上清液，然后过60目筛。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明制备的类油基钻井液具有非常优良的工作性能。本发明中的第一添加剂的制备原料皂荚豆、胡麻豆、瓜尔豆、刺槐豆中含有丰富的多糖成分，此种多糖成分主要为半乳甘露聚糖，而半乳甘露聚糖溶于水后，可以形成优良的胶体；因此当半乳甘露聚糖加入到水基钻井液中，即可大幅提高钻井液的粘度以及动塑比，从而达到类似于油基钻井液的高性能。
2、本发明中第一添加剂的成分主要从瓜尔豆、胡麻豆、皂荚豆以及刺槐豆中提取而来；其中，瓜尔豆具备最高的粘度；胡麻豆的多糖分子结构上结合有一定量的蛋白质，因而具有较高的表面活性、乳化活力和乳化稳定性，在乳状液中添加胡麻籽胶即可取得良好的稳定和增稠效果；皂荚豆的提取成分中含有多种糖以及少量皂甙，有比较强的抗生物降解作用，本发明利用这几种原料的不同特性，将其充分混合后所制备的第一添加剂具备非常优异的增粘性能与效果。此外，从不同原料中所提取的半乳甘露聚糖中，半乳糖与甘露糖的比例是不同的；在以上的几种原料的提取物中，半乳糖含量分别为：皂荚豆30％、瓜尔豆38％、刺槐豆18％、胡麻豆30％；一般来说，当半乳甘露聚糖中的半乳糖含量在30％以下时，与其他的胶体物质能够产生较好的共胶性；因此向第一添加剂的制备原料中加入一定量的刺槐豆时，可以将提取物中半乳糖的含量降低至30％以下，从而提高其与其他的多糖或者胶体物质之间形成凝胶的能力。
3、本发明中第一添加剂的制备方法，有针对性地对各种原料进行了提取。其中，皂荚豆、胡麻豆两种原料中的成分溶出速率最低，因此进行了三次回流提取；瓜尔豆最易提取，因此只进行了一次回流提取；刺槐豆的提取难度则介于以上两者之间，因此对其进行了两次回流提取；这种根据原料特性所采取的提取方法大幅提高了提取物的产率。
4、本发明的添加剂还包括第二添加剂，第二添加剂的制备中主要利用卡拉胶的特性制取了一种高粘度物质，该高粘度物质可以与第一添加剂中的多糖成分混合以后，产生协同作用，大幅提高添加剂的粘度；更重要的是，第二添加剂引入二硫四氧酸钠、亚硫酸钠等还原剂，可以有效地防止钻进液在高温状态时被氧化分解，提高了本发明的钻进液的耐高温性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
一种类油基钻井液，在水基钻井液中加入钻井液添加剂即得所述类油基钻井液；所述钻井液添加剂与所述水基钻井液中水分的重量比为1:150；所述钻井液添加剂包括第一添加剂；
其中，所述第一添加剂的制备方法如下：
S1、将重量份为3份的皂荚豆、3份的胡麻豆混合后经微波热处理30min，于转速为4000rpm的粉碎机中研磨粉碎，过14目筛后得到第一筛选物，向所述第一筛选物中加入5倍重量份的水，进行2h的回流提取，过滤后得到第一滤渣与第一滤液；
S2、将重量份为6份的刺槐豆于40℃的温度下浸泡8min，得到第一浸泡物，将所述第一浸泡物中的水分沥干后，于150℃的温度下去湿2min，再经破碎后过16目筛，即得第二筛选物，将第二筛选物与第一滤渣混合后并向其中加入6倍重量份的水，回流提取3h，过滤后得到第二滤渣与第二滤液；
S3、将重量份为3份的瓜尔豆于35℃的温度下浸泡5min，得到第二浸泡物，将所述第二浸泡物中的水分沥干后，于130℃的温度下去湿1min，再经破碎后过18目筛，即得第三筛选物，将第三筛选物与第二滤渣混合并向其中加入8倍重量份的水，回流提取4h，过滤后得到第三滤液；
S4、合并所述第一滤液、第二滤液、第三滤液，得到第一混合溶液，向所述第一混合溶液中加入0.01倍重量份的羧甲基纤维素，在50℃下搅拌10min后，继续加入0.1倍重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀并浓缩，得到浓缩物，向所述浓缩物中加入体积分数为96％的乙醇后静置12h，然后除去上清液，得到浓缩物溶液，将浓缩物溶液干燥并研磨成粉，即得所述第一添加剂；
其中，S2与S3中所述破碎的方法为锤击式破碎。
所述的类油基钻井液中，S1中所述过滤的方法为：将回流提取后得到的溶液置于加压过滤机中初次过滤，得到滤液与滤饼，将滤饼洗涤后，收集洗涤液并置入加压过滤机再次过滤，收集再次过滤的滤渣即得所述第一滤渣，合并两次加压过滤的滤液即得所述第一滤液。
所述的类油基钻井液中，S1与S2中的所述浸泡的过程中还同时向浸泡物中通入热空气。
所述的类油基钻井液中，A3中所述过滤的具体方法为：将搅拌后的液体静置1h，除去上清液，然后过60目筛。
所述水基钻井液由重量份为10份的油酸山梨醇酯和90份的去离子水混合制成。
实施例2
同实施例1，不同在于，所述钻井液添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂与第一添加剂的质量比为1:2，所述第二添加剂的制备方法如下：
A1、将卡拉胶与体积分数为80％的乙醇溶液混合，加入氢氧化钾后，于22℃下碱化2h，制得第二混合溶液；
A2、向A1中的第二混合溶液加入钛酸酯交联剂后，在90℃下反应3h，制得第三混合溶液；
A3、向A2中的第三混合溶液中加入二硫四氧酸钠、亚硫酸钠、磺甲基酚醛树脂搅拌30min，并过滤，然后于50℃下烘干，研磨成粉即得所述第二添加剂；
其中，所述卡拉胶、体积分数为80％的乙醇溶液、氢氧化钾、钛酸酯交联剂、二硫四氧酸钠、亚硫酸钠与磺甲基酚醛树脂的质量比为1:10:0.2:0.5:0.1:0.2:0.5。
实施例3
同实施例1，不同在于，S4中所述干燥的过程中还使用喷雾干燥机向所述浓缩物溶液喷洒硅铝酸镁溶液。
对比例1
将10份的油酸山梨醇酯和90份的去离子水混合，即得到一种水基钻井液。
实验1钻井液性能实验
在常温下，分别测定实施例1、实施例2、实施例3、对比例1中的钻井液性能，数据结果如表1所示。
表1钻井液性能(老化前)
上述结果表明，相对应对比例1中的钻井液，本发明的实施例1、实施例2、实施例3中的类油基钻井液的动塑比达到了非常优异的程度，同时还保持了较低的滤失量；前述结果有力地证明了，与现有的水基钻井液相比，本发明的钻井液具有较强的悬浮能力和较高的触变性，不仅能够有效地提高井眼净化效率、钻井速度，还可以降低井下事故。此外，实施例3中的钻井液性能稍稍高于实施例1，说明实施例3中添加的硅铝酸镁溶液可以在一定程度上提高钻井液的性能。
实验2耐高温实验
将实施例1、实施例2、对比例1的钻井液于230℃高温下处理后，测定其性能，结果如表2所示。
表2钻井液性能(老化后)
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | |
| 动切力YP(Pa) | 10.41 | 27.54 | 1.53 |
| 塑性粘度PV(mPa·s) | 27.4 | 40.5 | 10.2 |
| 动塑比YP/PV | 0.38 | 0.68 | 0.15 |
| 滤失量(ml) | 4.25 | 2.84 | 10.37 |
从表2数据中可知，实施例2中的钻井液在老化后依然保留了非常优良的性能，说明本发明中的第二添加剂在钻进液的耐高温性能上具有重要的改进作用。
实验3第一添加剂的增粘效果实验
设置5个实验组按照实施例1中的方法分别制备第一添加剂，将5个实验组依次编号为1、2、3、4、5组；其中，实验1组中的原料为皂荚、瓜尔、刺槐豆、胡麻子，实验2组为皂荚、瓜尔、刺槐豆，实验3组为瓜尔、刺槐豆、胡麻子，实验4组为刺槐豆、胡麻子、皂荚，实验5组为皂荚、瓜尔、胡麻子，然后取5个实验组中的第一添加剂分别配置成1％浓度的胶液，测定其表观粘度并记录数据；然后另取一份实验1、2、3、4、5组中多糖提取物，将其分别与第二添加剂混合后，再制成1％浓度的胶液，并依次编号为6、7、8、9、10组，测定每组混合添加剂的表观粘度并记录数据，数据结果如表3所示。
表3添加剂表观粘度数据
| 第一添加剂组号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 表观粘度(mPa·s) | 290 | 265 | 251 | 235 | 263 |
| 混合添加剂组号 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 表观粘度(mPa·s) | 310 | 288 | 275 | 269 | 268 |
上述实验方案中，实验组1中选取的原料种类为本发明中所采取的方案，其余四组与实验组1相比，分别缺少一种原料成分。从表3的结果中可以看出，在1、2、3、4、5组中，1组的表观粘度最高；说明只有当四种原料成分齐全时，所制备的第一添加剂在表观粘度方面才能取得最好的效果。此外，当各组的第一添加剂分别与第二添加剂混合后，缺少刺槐豆的实验10组在对于粘度的提升方面远远低于其他四组(即6、7、8、9组)，说明添加有刺槐豆成分的第一添加剂，能够与第二添加剂产生更好地协同作用。
实验4第一添加剂产量实验
方法一
S1、将30g的皂荚豆、30g的胡麻豆混合后经微波热处理30min，于转速为4000rpm的粉碎机中研磨粉碎，过14目筛后得到第一筛选物，向所述第一筛选物中加入5倍重量份的水，进行2h的回流提取，过滤后得到第一滤渣与第一滤液；
S2、将60g的刺槐豆于40℃的温度下浸泡8min，得到第一浸泡物，将所述第一浸泡物中的水分沥干后，于150℃的温度下去湿2min，再经破碎后过16目筛，即得第二筛选物，将第二筛选物与第一滤渣混合后并向其中加入6倍重量份的水，回流提取3h，过滤后得到第二滤渣与第二滤液；
S3、将30g的瓜尔豆于35℃的温度下浸泡5min，得到第二浸泡物，将所述第二浸泡物中的水分沥干后，于130℃的温度下去湿1min，再经破碎后过18目筛，即得第三筛选物，将第三筛选物与第二滤渣混合并向其中加入8倍重量份的水，回流提取4h，过滤后得到第三滤液；
S4、合并所述第一滤液、第二滤液、第三滤液得到第一混合溶液，向所述第一混合溶液中加入0.01倍重量份的羧甲基纤维素，在50℃下搅拌10min后，继续加入0.1倍重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀并浓缩，得到浓缩物，向所述浓缩物中加入体积分数为96％的乙醇后静置12h，然后除去上清液，得到浓缩物溶液，将浓缩物溶液干燥并研磨成粉，然后称重，制得产物133g，得率为88.7％。
方法二
S1、将30g的皂荚豆、30g的胡麻豆混合后经微波热处理30min，于转速为4000rpm的粉碎机中研磨粉碎，过14目筛后得到第一筛选物，向所述第一筛选物中加入5倍重量份的水，进行2h的回流提取，过滤得第一滤液；
S2、将60g的刺槐豆于40℃的温度下浸泡8min，得到第一浸泡物，将所述第一浸泡物中的水分沥干后，于150℃的温度下去湿2min，再经破碎后过16目筛，即得第二筛选物，向其中加入6倍重量份的水，回流提取3h，过滤后得到第二滤液；
S3、将30g的瓜尔豆于35℃的温度下浸泡5min，得到第二浸泡物，将所述第二浸泡物中的水分沥干后，于130℃的温度下去湿1min，再经破碎后过18目筛，即得第三筛选物，向其中加入8倍重量份的水，回流提取4h，过滤后得到第三滤液；
S4、合并所述第一滤液、第二滤液、第三滤液得到第一混合溶液，向所述第一混合溶液中加入0.01倍重量份的羧甲基纤维素，在50℃下搅拌10min后，继续加入0.1倍重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀并浓缩，得到浓缩物，向所述浓缩物中加入体积分数为96％的乙醇后静置12h，然后除去上清液，得到浓缩物溶液，将浓缩物溶液干燥并研磨成粉，然后称重，制得产物112g，得率为74.6％。
方法三
S1、将30g的皂荚豆、30g的胡麻豆、60g的刺槐豆、30g的瓜尔豆于40℃的温度下浸泡8min，得到第一浸泡物，将所述第一浸泡物中的水分沥干后，于150℃的温度下去湿2min，再经破碎后过18目筛，即得第一筛选物，向其中加入6倍重量份的水，回流提取3h，过滤后得到第一滤液；
S2、向所述第一滤液中加入0.01倍重量份的羧甲基纤维素，在50℃下搅拌10min后，继续加入0.1倍重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀并浓缩，得到浓缩物，向所述浓缩物中加入体积分数为96％的乙醇后静置12h，然后除去上清液，得到浓缩物溶液，将浓缩物溶液干燥并研磨成粉，然后称重，制得产物99g，得率为66％。
上述三种制备第一添加剂的方法中，方法一为本发明中所采取的方案，方法二与方法三为一般性的制备方法。从以上实验结果中可以看出，相对于另外两种制备方法而言，实施方法一能够获取更高产量的第一添加剂，因此可以说，本发明中设计的关于第一添加剂的制备方法具有非常优越的制备效果。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (6)
1.类油基钻井液，其特征在于，在水基钻井液中加入钻井液添加剂即得所述类油基钻井液；所述钻井液添加剂与所述水基钻井液中水分的重量比为1:150；所述钻井液添加剂包括第一添加剂；
其中，所述第一添加剂的制备方法如下：
S1、将重量份为3份的皂荚豆、3份的胡麻豆混合后经微波热处理30min，于转速为4000rpm的粉碎机中研磨粉碎，过14目筛后得到第一筛选物，向所述第一筛选物中加入5倍重量份的水，进行2h的回流提取，过滤后得到第一滤渣与第一滤液；
S2、将重量份为6份的刺槐豆于40℃的温度下浸泡8min，得到第一浸泡物，将所述第一浸泡物中的水分沥干后，于150℃的温度下去湿2min，再经破碎后过16目筛，得第二筛选物，将第二筛选物与第一滤渣混合后并向其中加入6倍重量份的水，回流提取3h，过滤后得到第二滤渣与第二滤液；
S3、将重量份为3份的瓜尔豆于35℃的温度下浸泡5min，得到第二浸泡物，将所述第二浸泡物中的水分沥干后，于130℃的温度下去湿1min，再经破碎后过18目筛，即得第三筛选物，将第三筛选物与第二滤渣混合并向其中加入8倍重量份的水，回流提取4h，过滤后得到第三滤液；
S4、合并所述第一滤液、第二滤液、第三滤液，得到第一混合溶液，向所述第一混合溶液中加入0.01倍重量份的羧甲基纤维素，在50℃下搅拌10min后，继续加入0.1倍重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀并浓缩，得到浓缩物，向所述浓缩物中加入体积分数为96％的乙醇后静置12h，然后除去上清液，得到浓缩物溶液，将浓缩物溶液干燥并研磨成粉，即得所述第一添加剂；
其中，S2与S3中所述破碎的方法为锤击式破碎。
2.如权利要求1所述的类油基钻井液，其特征在于，所述钻井液添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂与第一添加剂的质量比为1:2，所述第二添加剂的制备方法如下：
A1、将卡拉胶与体积分数为80％的乙醇溶液混合，加入氢氧化钾后，于22℃下碱化2h，制得第二混合溶液；
A2、向A1中的第二混合溶液加入钛酸酯交联剂后，在90℃下反应3h，制得第三混合溶液；
A3、向A2中的第三混合溶液中加入二硫四氧酸钠、亚硫酸钠、磺甲基酚醛树脂搅拌30min，并过滤，然后于50℃下烘干，研磨成粉即得所述第二添加剂；
其中，所述卡拉胶、体积分数为80％的乙醇溶液、氢氧化钾、钛酸酯交联剂、二硫四氧酸钠、亚硫酸钠与磺甲基酚醛树脂的质量比为1:10:0.2:0.5:0.1:0.2:0.5。
3.如权利要求1所述的类油基钻井液，其特征在于，S1中所述过滤的方法为：将回流提取后得到的溶液置于加压过滤机中初次过滤，得到滤液与滤饼，将滤饼洗涤后，收集洗涤液并置入加压过滤机再次过滤，收集再次过滤的滤渣即得所述第一滤渣，合并两次加压过滤的滤液即得所述第一滤液。
4.如权利要求1所述的类油基钻井液，其特征在于，S1与S2中的所述浸泡的过程中还同时向浸泡物中通入热空气。
5.如权利要求1所述的类油基钻井液，其特征在于，S4中所述干燥的过程中还使用喷雾干燥机向所述浓缩物溶液喷洒硅铝酸镁溶液。
6.如权利要求2所述的类油基钻井液，其特征在于，A3中所述过滤的具体方法为：将搅拌后的液体静置1h，除去上清液，然后过60目筛。
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