CN109652032A - 一种钻井液用泥饼增韧改良剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用泥饼增韧改良剂，以重量份数计，由以下原料制成，60‑80份改性淀粉、20‑45份纤维素、35‑50份合成树脂、5‑20份增韧添加剂和15‑30份木质素。本发明还公开了一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，包括以下步骤：将纤维素与1/3的改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入合成树脂，在85‑120℃下搅拌40‑60min，转速为4500‑6000r/min，加入木质素和剩余的2/3改性淀粉，搅拌1.5‑2h，转速为3000‑4000 r/min，然后调节温度为70‑110℃，加入增韧添加剂，搅拌4‑5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。本发明的优点是将制得的泥饼增韧改良剂用于钻井液然后进行作用的时候，形成的泥饼更薄且更具有韧性，护壁性能更加优良。

Description

一种钻井液用泥饼增韧改良剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钻井液用添加剂领域，更具体地说，它涉及一种钻井液用泥饼增韧改良剂及其制备方法。
背景技术
泥饼是钻井液在过滤过程中沉积在过滤介质(井壁、地层面或滤纸)上的固相沉积物。油井钻井后，在井壁和套管壁上会形成一定厚度的、强度较差的泥饼，泥饼的存在引起井壁和套管壁与水泥浆之间无法良好固化胶结，最终导致固井界面胶结强度下降，严重影响固井质量。因此钻井过程中形成的泥饼的质量对于钻井液体系在护壁过程中起到的作用具有重要的影响，但是目前对于泥饼增韧改良剂的相关报道较少，因此对于提供一种具有更优性能的泥饼增韧改良剂有重要的生产意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其优点是将之用于钻井液然后进行作用的时候，形成的泥饼更薄且更具有韧性，护壁性能更加优良。
本发明的第二个目的在于提供一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，其具有制得的泥饼增韧改良剂用于钻井过程中形成的泥饼更薄且具有更大的韧性，具有更加优良的护壁性能。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种钻井液用泥饼增韧改良剂，以重量份数计，由以下原料制成，60-80份改性淀粉、20-45份纤维素、35-50份合成树脂、5-20份增韧添加剂和15-30份木质素。
通过采用上述技术方案，淀粉具有良好的抗盐性能，且抗钙性能优良，对环境无害，环保且成本较低，而改性淀粉除能够达到上述效果之外，还提高了其耐热性能，木质素是纯木材制取的可降解的有机物质，具有优良的可降解性能，且木质素具有一定的强度，可以一定程度上增强增韧改良剂的强度，而合成树脂和增韧添加剂可以增加增韧改良剂的韧性，使得最终制得的增韧改良剂通过钻进液用于钻井的时候，形成的泥饼薄而韧，且强度高，具有优良的护壁性能。
进一步地，以重量份数计，该钻井液用泥饼增韧改良剂由以下原料制成，65-75份改性淀粉、25-40份纤维素、40-48份合成树脂、10-18份增韧添加剂和20-25份木质素。
进一步地，以重量份数计，该钻井液用泥饼增韧改良剂由以下原料制成，70份改性淀粉、35份纤维素、42份合成树脂、15份增韧添加剂和24份木质素。
进一步地，所述增韧添加剂制备方法如下：以重量份数计，将50-70份聚碳酸酯在100-120℃下干燥4-5h，然后加入20-30份玻璃纤维粉和35-50份碳纤维粉双螺杆挤压共混造粒，挤出温度为150-180℃，螺杆转速为300-400r/min，造粒后得到的粒料在130-150℃下干燥4-5h后粉碎，然后过80-100目，得到增韧改良剂。
进一步地，所述改性淀粉的制备方法如下：以重量份数计，将100-120份水加入反应釜中，搅拌升温至45-60℃，加入20-30份玉米淀粉，然后加入2-5份次氯酸钠溶液，于50℃下搅拌20-30min后，加入10-15份氢氧化钠溶液；
然后加入200-300份异丙醇和300-350份阳离子醚化剂，在25-35℃小搅拌反应4-5h，干燥，粉碎过80-100目筛，即得改性淀粉。
进一步地，所述纤维素包括羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素中的一种或几种。
进一步地，所述纤维素由羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素以1:5:15-1:8:20的质量比混合而成。
进一步地，所述合成树脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂与合成丙烯酸树脂，且两者质量比为1:0.5-1:2。
通过采用上述技术方案，采用上述两种合成树脂，制得的泥饼增韧改良剂用于钻井过程中，可以在泥浆与井壁之间形成模状结构，有效形成物理和化学吸附，有利于控制体系失水，防止漏失和保障井壁稳定，同时，形成的泥饼薄且韧性较好，且强度也较大。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种所述钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，包括以下步骤：
将纤维素与1/3的改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入合成树脂，在85-120℃下搅拌40-60min，转速为4500-6000r/min，加入木质素和剩余的2/3改性淀粉，搅拌1.5-2h，转速为3000-4000r/min，然后调节温度为70-110℃，加入增韧添加剂，搅拌4-5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中通过改性淀粉、合成树脂和增韧添加剂制得的泥饼增韧改良剂用于钻井过程中，形成的泥饼更薄且具有更大的韧性，具有更加优良的护壁性能；
2、本发明中木质素的添加增强了增韧改良剂的强度，使得形成的泥饼薄而韧，且强度高，同时还具有一定的降解性能。
3、本发明中通过合成树脂的添加使得制得的泥饼增韧改良剂用于钻井过程中，可以在泥浆与井壁之间形成模状结构，有效形成物理和化学吸附，有利于控制体系失水，防止漏失和保障井壁稳定，同时，形成的泥饼薄且韧性较好，且强度也较大。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
以下制备例和实施例中的原料均可以通过市售得到。
原料制备例制备例1-3为改性淀粉的制备例，制备例4-6是增韧添加剂的制备例。
制备例1
改性淀粉的制备方法如下：以重量份数计，将110份水加入反应釜中，搅拌升温至50℃，加入25份玉米淀粉，然后加入4份次氯酸钠溶液，于50℃下搅拌25min后，加入12份氢氧化钠溶液；
然后加入250份异丙醇和330份阳离子醚化剂(购自山东一飞药业股份有限公司，型号为yf-17)，在30℃小搅拌反应4.5h，干燥，粉碎过90目筛，即得改性淀粉。
制备例2
改性淀粉的制备方法，按照制备例1中方法进行，不同之处在于，以重量份数计，将100份水加入反应釜中，搅拌升温至45℃，加入20份玉米淀粉，然后加入2份次氯酸钠溶液，于50℃下搅拌20min后，加入10份氢氧化钠溶液；
然后加入200份异丙醇和300份阳离子醚化剂(购自山东一飞药业股份有限公司，型号为yf-17)，在25℃小搅拌反应4h，干燥，粉碎过80目筛，即得改性淀粉。
制备例3
改性淀粉的制备方法按照制备例1中方法进行，不同之处在于，以重量份数计，将120份水加入反应釜中，搅拌升温至60℃，加入30份玉米淀粉，然后加入5份次氯酸钠溶液，于50℃下搅拌30min后，加入15份氢氧化钠溶液；
然后加入300份异丙醇和350份阳离子醚化剂(购自山东一飞药业股份有限公司，型号为yf-17)，在35℃小搅拌反应5h，干燥，粉碎过100目筛，即得改性淀粉。
制备例4
增韧添加剂制备方法如下：以重量份数计，将60份聚碳酸酯(购自苏州郎瑞斯国际贸易有限公司，品牌为德国拜耳，型号为et3113)在110℃下干燥4.5h，然后加入25份玻璃纤维粉(购自淄博坤毛达新型材料有限公司)和40份碳纤维粉(购自淄博坤毛达新型材料有限公司)，在双螺杆挤压机内进行共混造粒，挤出温度为165℃，螺杆转速为350r/min，造粒后得到的粒料在140℃下干燥4.5h后粉碎，然后过90目，得到增韧添加剂。
制备例5
增韧添加剂制备方法按照制备例4中方法进行，不同之处在于，以重量份数计，将50份聚碳酸酯(购自苏州郎瑞斯国际贸易有限公司，品牌为德国拜耳，型号为et3113)在100℃下干燥4h，然后加入20份玻璃纤维粉(购自淄博坤毛达新型材料有限公司)和35份碳纤维粉(购自淄博坤毛达新型材料有限公司)，在双螺杆挤压机内进行共混造粒，挤出温度为150℃，螺杆转速为300r/min，造粒后得到的粒料在130℃下干燥4h后粉碎，然后过80目，得到增韧添加剂。
制备例6
增韧添加剂制备方法按照制备例4中方法进行，不同之处在于，以重量份数计，将70份聚碳酸酯(购自苏州郎瑞斯国际贸易有限公司，品牌为德国拜耳，型号为et3113)在120℃下干燥5h，然后加入30份玻璃纤维粉(购自淄博坤毛达新型材料有限公司)和50份碳纤维粉(购自淄博坤毛达新型材料有限公司)，在双螺杆挤压机内进行共混造粒，挤出温度为180℃，螺杆转速为400r/min，造粒后得到的粒料在150℃下干燥5h后粉碎，然后过100目，得到增韧添加剂。
实施例
一种钻井液用泥饼增韧改良剂，以重量份数计，由以下原料制成，60-80份改性淀粉、20-45份纤维素、35-50份合成树脂、5-20份增韧添加剂和15-30份木质素。
其中，改性淀粉为制备例1-3中制得的改性淀粉；增韧添加剂为制备例4-6中制得的增韧添加剂；
合成树脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(购自宁波荣郎塑化有限公司，品牌为吉林石化，型号为GE-150)与合成丙烯酸树脂(购自广东柯力森树脂有限公司，型号为KN1076F)，且丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂与合成丙烯酸树脂的质量比为1:0.5-1:2；
纤维素包括羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素中的一种或几种，优选情况下，纤维素由羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素以1:5:15-1:8:20的质量比混合而成；
木质素购自山东高唐多元木质素有限公司，品牌为高唐多元，型号为木质素。
实施例1
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，以重量份数计，包括以下步骤：
将35份纤维素与23份改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入42份合成树脂，在100℃下搅拌50min，转速为5000r/min，加入24份木质素和47份改性淀粉，搅拌110min，转速为3500r/min，然后调节温度为80℃，加入15份增韧添加剂，搅拌4.5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
其中，纤维素由羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素以1:6:18的质量比混合而成；合成树脂由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂与合成丙烯酸树脂以质量比为1:1的质量比混合而成；改性淀粉为制备例1中制备的改性淀粉，增韧添加剂为制备例4中制备的增韧添加剂。
实施例2
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，将25份纤维素与20份改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入40份合成树脂，在100℃下搅拌50min，转速为5000r/min，加入20份木质素和45份改性淀粉，搅拌110min，转速为3500r/min，然后调节温度为80℃，加入10份增韧添加剂，搅拌4.5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
实施例3
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，将40份纤维素与25份改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入48份合成树脂，在100℃下搅拌50min，转速为5000r/min，加入25份木质素和50份改性淀粉，搅拌110min，转速为3500r/min，然后调节温度为80℃，加入18份增韧添加剂，搅拌4.5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
实施例4
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，将20份纤维素与20份改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入35份合成树脂，在100℃下搅拌50min，转速为5000r/min，加入30份木质素和40份改性淀粉，搅拌110min，转速为3500r/min，然后调节温度为80℃，加入5份增韧添加剂，搅拌4.5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
实施例5
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，将45份纤维素与26份改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入50份合成树脂，在100℃下搅拌50min，转速为5000r/min，加入30份木质素和54份改性淀粉，搅拌110min，转速为3500r/min，然后调节温度为80℃，加入20份增韧添加剂，搅拌4.5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
实施例6
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，合成树脂由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂与合成丙烯酸树脂以质量比为1:0.5的质量比混合而成。
实施例7
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，合成树脂由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂与合成丙烯酸树脂以质量比为1:2的质量比混合而成。
实施例8
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，纤维素由羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素以1:5:15的质量比混合而成。
实施例9
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，纤维素由羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素以1:8:20的质量比混合而成。
实施例10
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，纤维素为羟乙基纤维素。
实施例11
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，纤维素为木质纤维素。
实施例12
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，纤维素为硝酸纤维素。
实施例13
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，改性淀粉为制备例2中制得的改性淀粉。
实施例14
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，改性淀粉为制备例3中制得的改性淀粉。
实施例15
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，增韧添加剂为制备例5中制得的增韧添加剂。
实施例16
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，增韧添加剂为制备例6中制得的增韧添加剂。
实施例17
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，将35份纤维素与23份改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入42份合成树脂，在85℃下搅拌40min，转速为4500r/min，加入24份木质素和47份纤维素，搅拌1.5h，转速为3000r/min，然后调节温度为70℃，加入15份增韧添加剂，搅拌4h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
实施例18
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，将35份纤维素与23份改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入42份合成树脂，在120℃下搅拌60min，转速为6000r/min，加入24份木质素和47份纤维素，搅拌2h，转速为4000r/min，然后调节温度为110℃，加入15份增韧添加剂，搅拌5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
对比例1
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，不添加合成树脂。
对比例2
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，不添加木质素。
对比例3
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，不添加增韧添加剂。
对比例4
一种钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，添加的增韧添加剂为购自广东惠州市誉普化工有限公司，型号为YP510的抗冲增韧相容剂。
性能检测
对实施例1-20中制得的泥饼增韧改良剂进行性能检测，下述检测方法中试样为实施例1-20中制得的泥饼增韧改良剂，检测项目和方法如下：
1、外观检测
在自然光下目测。
2、pH值的测定称取试样2.0g，放入300ml烧杯中，加入蒸馏水200ml搅拌30min，用玻璃棒滴溶液至pH的试纸上，对照标色阶读数。
3、100目湿筛筛余量测定
称取试样10g，放入100目标准筛中用手摇标准筛并用自来水冲洗至不染色为止，将筛余物置于烘箱内105±3℃干燥2h，在干燥器内冷却至室温，称取筛余量质量。
100目湿筛筛余量＝筛余物质量(g)/试样质量(g)*100％
4、水分的测定
称取试样10g(标准至0.01g)于已在105℃±3℃恒温的称量瓶中，放入恒温干燥箱内，105℃±3℃干燥2h，取出后放入干燥器中冷却至室温称其重量。
水分＝(M1-M2)/(M1-M)*100％
式中，M1-称量瓶和试样质量，g；
M2-烘干后称量瓶和试样质量，g；
M-称量瓶的质量，g。
5、150℃高温高压滤失量降低率的测定
量取400ml自由水，加入16.0g试验用钠膨润土，4g无水碳酸钠，16g氯化钠，高速搅拌20min后，静置24h作为基浆，配置两份基浆。
取400ml基浆，高速搅拌10min后向基浆中加入8.0g试样高速搅拌20min，测定150℃，3450KPa下高温高压降低率。
取出泥饼，将滤纸弯曲90度，观察泥饼韧性，同时对泥饼厚度进行测定。
6、荧光级别评价
称取2.5g(准确至0.0001g)脱水原油于250ml容量瓶中，用三氯甲烷溶解并稀释至刻度，即为15级荧光标准溶液；
用50ml移液管吸取15级荧光标准溶液50.0ml于100ml容量瓶中，用三氯甲烷稀释至刻度，即为14级银光标准溶液，按照此方法逐级稀释至1级；
在洗净烘干的50ml烧杯中加入20ml氯仿，再加入0.50g试样，摇匀后用中速定性滤纸过滤，得到的清液倒入干净试管内，然后在紫外观光仪下观测荧光并与标准系列对比确定荧光级别。
检测结果如下表1所示。
表1：
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制成，60-80份改性淀粉、20-45份纤维素、35-50份合成树脂、5-20份增韧添加剂和15-30份木质素。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其特征在于，以重量份数计，该钻井液用泥饼增韧改良剂由以下原料制成，65-75份改性淀粉、25-40份纤维素、40-48份合成树脂、10-18份增韧添加剂和20-25份木质素。
3.根据权利要求1所述的一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其特征在于，以重量份数计，该钻井液用泥饼增韧改良剂由以下原料制成，70份改性淀粉、35份纤维素、42份合成树脂、15份增韧添加剂和24份木质素。
4.根据权利要求1所述的一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其特征在于，所述增韧添加剂制备方法如下：将50-70份聚碳酸酯在100-120℃下干燥4-5h，然后加入20-30份玻璃纤维粉和35-50份碳纤维粉，双螺杆挤压共混造粒，挤出温度为150-180℃，螺杆转速为300-400r/min，造粒后得到的粒料在130-150℃下干燥4-5h后粉碎，然后过80-100目，得到增韧添加剂。
5.根据权利要求1所述的一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法如下：以重量份数计，将100-120份水加入反应釜中，搅拌升温至45-60℃，加入20-30份玉米淀粉，然后加入2-5份次氯酸钠溶液，于50℃下搅拌20-30min后，加入10-15份氢氧化钠溶液；
然后加入200-300份异丙醇和300-350份阳离子醚化剂，在25-35℃小搅拌反应4-5h，干燥，粉碎过80-100目筛，即得改性淀粉。
6.根据权利要求1所述的一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其特征在于，所述合成树脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂与合成丙烯酸树脂，且两者质量比为1:0.5-1:2。
7.根据权利要求1所述的一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其特征在于，所述纤维素包括羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种钻井液用泥饼增韧改良剂，其特征在于，所述纤维素由羟乙基纤维素、木质纤维素、硝酸纤维素以1:5:15-1:8:20的质量比混合而成。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的钻井液用泥饼增韧改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将纤维素与1/3的改性淀粉搅拌，混合均匀，然后加入合成树脂，在85-120℃下搅拌40-60min，转速为4500-6000r/min，加入木质素和剩余的2/3改性淀粉，搅拌1.5-2h，转速为3000-4000 r/min，然后调节温度为70-110℃，加入增韧添加剂，搅拌4-5h，烘干得到泥饼增韧改良剂。
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