CN110183685B - 一种黄原胶溶液快速破胶方法 - Google Patents

一种黄原胶溶液快速破胶方法 Download PDF

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Abstract

一种黄原胶溶液快速破胶方法。所述方法包括：(1)初步混凝：向黄原胶溶液中加入混凝剂，搅拌至初步形成絮体；(2)混合絮凝：向初步混凝后得到的体系中加入植物粉末助凝剂，搅拌至形成块状团聚物；(3)调质脱水：采用pH调节剂将混合絮凝后得到的体系的pH值调节至12～14，并搅拌至块状团聚物沉降脱水。本申请的黄原胶溶液快速破胶方法能够使黄原胶溶液快速破胶降粘，而且操作流程简便，适用于黄原胶钻井液体系的破胶降粘处理。

Description

一种黄原胶溶液快速破胶方法
技术领域
本文涉及石油开采技术领域，尤指一种黄原胶溶液快速破胶方法。
背景技术
在石油生产过程中，有钻井、完井、压裂等程序，在这些程序中，要使用钻井液、完井液、压裂液等工作液，而且常常要增加这些工作液的粘度，以保证石油开采工作的正常进行。黄原胶由于其出色的抗剪切、抗酸碱、抗生物降解以及良好的稳定性，被越来越多的应用在油田生产中。但是，为了保护油层，在钻井、完井、压裂等工作结束后，又要将粘性极大的工作液返排地面，这时黄原胶优异的粘度稳定性就会表现出“双刃剑”中不利的一面——阻碍工作液的返排。通常，油田行业从破坏分子内结构着手，采用两种方法对黄原胶溶液的粘度进行破坏，即化学氧化法或生物降解法。高温油田采用化学方法即利用过氧化物破胶来降低黄原胶的粘度，这种方法虽然有效，但存在安全隐患，还会破坏环境。而低温油田一般不采用化学方法破胶，因为化学方法在地层温度低于60℃时效果会大大降低。此外，生物降解法存在时效性差的问题，其破胶速度和效果远不能达到预期。
因此，研发新的黄原胶破胶技术，成了石油领域科学家十分关注的科研课题。
发明内容
本申请提供了一种黄原胶溶液快速破胶方法，该方法能够使黄原胶溶液快速破胶降粘，而且操作流程简便。
本申请提供了一种黄原胶溶液快速破胶方法，所述方法包括：
(1)初步混凝：向黄原胶溶液中加入混凝剂，搅拌至初步形成絮体；
(2)混合絮凝：向初步混凝后得到的体系中加入植物粉末助凝剂，搅拌至形成块状团聚物；
(3)调质脱水：采用pH调节剂将混合絮凝后得到的体系的pH值调节至12～14，并搅拌至块状团聚物沉降脱水。
在本申请的实施例中，所述混凝剂可以为无机絮凝剂。
在本申请的实施例中，所述无机絮凝剂可以选自氯化亚铁、三氯化铝和氯化钙中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述黄原胶溶液中的黄原胶与所述混凝剂的质量比可以为15:1～8:1。
在本申请的实施例中，所述植物粉末助凝剂可以选自稻草根茎粉末、茶叶粉末、柑橘叶粉末和柑橘皮粉末中的任意一种或多种。这些植物粉末作为助凝剂会起到吸附周围絮体的作用(吸附架桥)，进一步促进絮体形成团聚物并沉降。稻草根茎粉末、茶叶粉末、柑橘叶粉末和柑橘皮粉末可以通过将稻草根茎、茶叶、柑橘叶和柑橘皮烘干并磨成粉的方法获得。
在本申请的实施例中，所述黄原胶溶液中的黄原胶与植物粉末助凝剂的质量比可以为5:1～1:1。
在本申请的实施例中，所述pH调节剂可以选自NaOH、KOH和Na2CO3中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述黄原胶溶液可以为黄原胶的水溶液。
在本申请的实施例中，所述黄原胶溶液可以为以黄原胶为主要增粘剂的钻井液。
黄原胶是具有双螺旋分子结构的物质，其分子链具有一定的刚性，并且环境(温度、矿化度、pH值)耐受性较强，双螺旋结构很好地保护了其分子中的主链免于自由基、氧化剂等传统降粘剂分子的进攻。
本申请的黄原胶溶液快速破胶方法通过使用混凝剂对黄原胶进行捕集吸引，形成聚集体以降低黄原胶在水溶液中的舒展程度，使其分子构型转化为蜷曲状，再通过加入助凝剂加速聚集体的形成和沉降分离速度，而碱性环境则会使体系中产生一定量的胶体(例如，氢氧化亚铁)，该胶体能够吸引带电粒子使聚集体带电荷，从而吸引体系中带负电荷的无机悬浮物聚集在絮体表面，进一步促进聚集体的沉降分离，从而实现聚集体与水的彻底分离。该方法的主要特点是速度快、脱水清，沉降后的聚集体可以通过后续的物理过滤等方式进一步去除，可以适应短流程处理工艺要求。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所描述的方案来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
以下实施例中所采用的原料和试剂，如无特别说明，均为普通市售产品。
以下实施例中所采用的黄原胶溶液的组成如表1所示。
表1黄原胶溶液(5000mg/L)的组成
材料名称 加量，质量％
黄原胶 0.5
矿化水(矿化度10000mg/L) 99.5％
实施例1
(1)取黄原胶溶液1L，向其中加入0.5g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入5g茶叶粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例2
(1)取黄原胶溶液10L，向其中加入5g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入50g茶叶粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入25gNaOH，测试体系的pH约为13.5，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例3
(1)取黄原胶溶液1L，向其中加入0.5g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入5g柑橘叶粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例4
(1)取黄原胶溶液1L，向其中加入0.5g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入5g柑橘皮粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例5
(1)取黄原胶溶液1.6L，向其中加入1g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入5g柑橘皮粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例6
(1)取黄原胶溶液1.8L，向其中加入0.75g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入5g柑橘皮粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例7
(1)取黄原胶溶液1.5L，向其中加入0.5g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入5g柑橘皮粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例8
(1)取黄原胶溶液1.2L，向其中加入0.6g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入1.2g柑橘皮粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例9
(1)取黄原胶溶液1.2L，向其中加入0.6g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入2g柑橘皮粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
实施例10
(1)取黄原胶溶液1.2L，向其中加入0.6g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入3g柑橘皮粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
对比例1
(1)取黄原胶溶液1L，向其中加入0.5g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入5g茶叶粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟。
对比例2
(1)取黄原胶溶液1L，向其中加入0.5g氯化亚铁，以200rpm/min的速度搅拌10分钟，初步形成细小絮体；
(2)向步骤(1)得到的体系中加入5g玉米叶粉末，以100rpm/min的速度搅拌10分钟，使絮体不断聚集形成块状团聚物；
(3)向步骤(2)得到的体系中加入2gNaOH，测试体系的pH约为12.7，以100rpm/min的速度搅拌，使块状团聚物沉降脱水。
性能测试
根据SY/T 5329-2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》、SY/T5796-1993《絮凝剂评定方法》、SY/T 5523-2016《油田水分析方法》及HJ/T345-2007《水质铁的测定邻菲啰啉分光光度法》相关标准，对上述实施例的方法对黄原胶溶液的破胶效果进行检测。结果如表2所示。
表2实施例和对比例的方法对黄原胶溶液的破胶效果
Figure BDA0002057654710000071
实施例和对比例的方法对黄原胶溶液的破胶效果通过吸水速率、脱水率、上层清液悬浮物含量、上层清液含铁量这四个指标表示，可以看出，各实施例的方法对黄原胶溶液的破胶效果均较好，处理后的体系均能满足中国国家标准GB/T4941-2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》相关要求和其他国家和行业标准的规定。其中，实施例1、2、4、10的方法的破胶效果较好，实施例2处理后样品上层清液中含铁量＜1mg/L，悬浮物含量＜6mg/L，说明得到的体系更加清澈和环保。
通过对比实施例1与对比例1可以看出，按照先加入混凝剂再加入助凝剂最后加入NaOH调质的处理效果较好。而且，当NaOH的添加量在黄原胶溶液质量的0.2％～0.25％范围内变化时，NaOH的添加量越多，则对黄原胶的破胶效果越好。
通过对比实施例1、实施例3、实施例4和对比例2可以看出，茶叶粉末、柑橘皮粉末助凝剂可以有效加速絮体的沉降并获得较好的破胶效果，柑橘叶粉末助凝剂的效果次之，玉米叶粉末的效果很差，玉米叶粉末不适宜作为助凝剂使用。
为了验证上述实施例的方法对黄原胶钻井液返排液处理的有效性，使用
实施例2、10的方法对黄原胶钻井液体系进行处理。
黄原胶钻井液返排液组成：海水+0.1％NaOH+0.5％黄原胶+5％KCl+1.5％聚胺+1％降滤失剂+0.07％杀菌剂。处理结果如表3所示。
表3黄原胶钻井液返排液处理结果
Figure BDA0002057654710000081
可以看出，本申请实施例的方法能够有效降低黄原胶钻井液返排液的表观粘度和塑性粘度。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种黄原胶溶液快速破胶方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)初步混凝：向黄原胶溶液中加入混凝剂，搅拌至初步形成絮体；
(2)混合絮凝：向初步混凝后得到的体系中加入植物粉末助凝剂，搅拌至形成块状团聚物；
(3)调质脱水：采用pH调节剂将混合絮凝后得到的体系的pH值调节至12～14，并搅拌至块状团聚物沉降脱水，
其中，所述植物粉末助凝剂选自稻草根茎粉末、茶叶粉末、柑橘叶粉末和柑橘皮粉末中的任意一种或多种，并且
其中，所述混凝剂选自氯化亚铁、三氯化铝和氯化钙中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述黄原胶溶液中的黄原胶与所述混凝剂的质量比为15:1～8:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述黄原胶溶液中的黄原胶与植物粉末助凝剂的质量比为5:1～1:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述pH调节剂选自NaOH、KOH和Na2CO3中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述黄原胶溶液为黄原胶的水溶液。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述黄原胶溶液为以黄原胶为主要增粘剂的钻井液。
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