CN111171796A - 一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂。其技术方案是：包括以下组分制成，按质量百分比：改性淀粉20%‑30%、部分水解聚丙烯酰胺3%‑8%、柠檬酸铝3%‑5%、超细碳酸钙10%‑20%、余量为水。有益效果是：本发明针对高温深井钻井的井下复杂情况，特别是盐水层、盐岩层、盐膏层、膏泥层，需要配制抗高温耐盐钙的钻井液体系，其中能够有效降低钻井液滤失量，提高钻井液造壁能力的抗高温耐盐钙降滤失剂是关键；本发明制备的产品降滤失效果突出，造壁性强，抗温高达150℃以上，耐盐至饱和，抗0.5%的CaCl₂。该产品与其它处理剂配伍性好，无毒环保，还可用作钻井液油气层保护材料。

Description

一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂

技术领域

本发明涉及一种钻井液完井液用降滤失剂，特别涉及一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂。

背景技术

钻井液是在石油钻井过程的工作液。滤失造壁性是钻井液最基本的性能之一。影响滤失造壁性的主要因素是钻井液滤饼的质量。高质量的滤饼具有厚度薄、致密性好、韧性高、润滑性好的特点，滤饼的可压缩性大小是决定滤饼质量的关键，组成滤饼颗粒的束缚水含量是影响滤饼可压缩性的重要因素。因此，钻井液滤失造壁性调控的关键在于保持钻井液中含有一定量的可充分水化的微细颗粒，在水基钻井液中这种微细颗粒一般为黏土颗粒，黏土颗粒的水化一般是靠吸附在黏土颗粒表面的降滤失剂来调节。钻井液在高温、高盐条件下，降滤失剂在钻井液中的水化作用大幅度减弱，溶解性降低，进而在黏土颗粒表面的吸附作用减弱，黏土颗粒表面的去水化作用随之增强，黏土颗粒表面的水化层变薄，从而导致泥饼的束缚水含量降低，泥饼的可压缩性减弱，最终使得泥饼致密性变差、滤失量增加，钻井液滤失造壁性恶化，影响钻井施工的正常进行。

目前，抗高温的降滤失剂（如褐煤树脂类产品）抗盐钙能力差，而耐盐钙的降滤失剂（如常规改性淀粉产品）抗温性能不高；另外，既能抗高温又能抗盐钙的降滤失剂（如改性沥青产品）毒性高，环保性能差，严重制约了高温深井高盐条件下钻井施工的正常进行。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂，该产品制备工艺简便，成本适中，具有良好的抗高温耐盐钙性能，既能改善钻井液的滤失造壁性，也能有效保护油气产层，产品安全无毒，符合环保要求。

本发明提到的一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂，其技术方案是：包括以下组分制成，按质量百分比：

改性淀粉20%-30%、部分水解聚丙烯酰胺3%-8%、柠檬酸铝3%-5%、超细碳酸钙10%-20%、余量为水。

优选的，上述改性淀粉为市售预胶化淀粉、羧甲基淀粉、羟丙基淀粉、阳离子淀粉中的一种或两种以上混合物。

优选的，上述部分水解聚丙烯酰胺为钻井液用增黏剂或絮凝剂，相对分子质量为300万-500万，水解度在20%-40%范围内。

优选的，上述柠檬酸铝为交联剂产品。

优选的，上述超细碳酸钙为市售钻井液用油气层保护剂，粒径范围为400目-1200目范围。

优选的，上述水为去离子水或蒸馏水或饮用自来水

优选的，本发明的制备方法包括以下步骤：

（一）首先，将部分水解聚丙烯酰胺在捏合机中用适量水溶解配制成溶液；

（二）再将改性淀粉加入步骤（一）配制的溶液中，充分搅拌分散溶解均匀；

（三）将步骤（二）的物料升温至40℃~50℃后，保持温度，在搅拌状态下加入超细碳酸钙；

（四）升高温度至50℃~60℃，在搅拌状态下逐渐滴加柠檬酸铝，控制滴加时间20~30min；

（五）升温至60℃~70℃，继续搅拌30min~60min出料；

（六）将步骤（五）的产物用造粒机剪切造粒，颗粒大小在0.5~1.0cm左右即可；

（七）将步骤（六）的产物移入滚筒干燥箱，干燥至含水量低于10%，出料；

（八）将步骤（七）的产物移入球磨机，研磨至粒度在100~200目即为成品。

本发明的有益效果是：该产品是基于滤失造壁性调控机理，人为增加钻井液微细颗粒，颗粒的中心核是微细碳酸钙颗粒，表面涂覆一层预交联的高分子膜，该膜不溶于水，不受钻井液中无机盐的影响，但仍然可以吸水膨胀，可大幅度提高颗粒表面的吸附水化层，在钻井液正压差作用下，表面吸水溶胀的微细颗粒能在井壁上形成致密的可压缩性滤饼。滤饼颗粒表面的水化膜可以自行降解或氧化快速分解，碳酸钙颗粒可以酸化解除，不用射孔解堵就可恢复储层与井筒的连通，因此可以应用于储层钻井液；本发明制备的产品降滤失效果突出，造壁性强，抗温高达150℃以上，耐盐至饱和，抗0.5%的CaCl₂。该产品与其它处理剂配伍性好，无毒环保，还可用作钻井液油气层保护材料。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本发明提到的一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂，组成为：预胶化淀粉25%、部分水解聚丙烯酰胺5%、柠檬酸铝4%、超细碳酸钙15%、余量为去离子水；其中，

所述部分水解聚丙烯酰胺为市售的聚丙烯酰胺钻井液用增黏剂，相对分子质量为300万，水解度在20%范围内；所述柠檬酸铝为市售交联剂产品；所述超细碳酸钙为市售钻井液用油气层保护剂，粒径范围为400目。

本发明的制备方法包括以下步骤：

（一）首先，将部分水解聚丙烯酰胺在捏合机中用适量水溶解配制成溶液；

（二）再将改性淀粉加入步骤（一）配制的溶液中，充分搅拌分散溶解均匀；

（三）将步骤（二）的物料升温至40℃~50℃后，保持温度，在搅拌状态下加入超细碳酸钙；

（四）升高温度至50℃~60℃，在搅拌状态下逐渐滴加柠檬酸铝，控制滴加时间20~30min；

（五）升温至60℃~70℃，继续搅拌30min~60min出料；

（六）将步骤（五）的产物用造粒机剪切造粒，颗粒大小在0.5~1.0cm左右即可；

（七）将步骤（六）的产物移入滚筒干燥箱，干燥至含水量低于10%，出料；

（八）将步骤（七）的产物移入球磨机，研磨至粒度在100~200目即为成品。

实施例2：

本发明提到的一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂，组成为：羧甲基淀粉20%、部分水解聚丙烯酰胺7%、柠檬酸铝6%、超细碳酸钙20%、余量为蒸馏水；

所述部分水解聚丙烯酰胺为市售的聚丙烯酰胺钻井液用增黏剂，相对分子质量为500万，水解度在40%范围内；所述柠檬酸铝为市售交联剂产品；所述超细碳酸钙为市售钻井液用油气层保护剂，粒径范围为1200目范围。

按照实施例1的制作步骤，制备出产品二。

实施例3：

本发明提到的一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂，组成为：阳离子淀粉淀粉30%、部分水解聚丙烯酰胺5%、柠檬酸铝3%、超细碳酸钙10%、余量为饮用自来水；

所述部分水解聚丙烯酰胺为市售的聚丙烯酰胺钻井液用絮凝剂，相对分子质量为400万，水解度在30%范围内；所述柠檬酸铝为市售交联剂产品；所述超细碳酸钙为市售钻井液用油气层保护剂，粒径范围为800目范围。

按照实施例1的制作步骤，制备出产品三。

按照API实验程序，将2%三种实施例产品加入饱和盐水基浆（含0.5%CaCl₂）中，分别测试API室温（20℃）中压（0.7MPa）滤失量FL _API和150℃高温高压滤失量FL _HTHP，实验结果如表1所示：

表1 三种实施例产品高温高压滤失实验数据表

实验浆	<i>FL</i><sub>API</sub>（20℃）/mL	<i>FL</i><sub>HTHP</sub>（150℃）/mL
			饱和盐水基浆	全滤失	全滤失
实施例一+饱和盐水基浆	8.4	20.0
			实施例二+饱和盐水基浆	10.2	24.4
实施例三+饱和盐水基浆	7.6	12.6

本发明提供的制备方法制得的产品，不仅能够显著降低饱和盐水基浆的API室温中压滤失量，也能明显降低饱和盐水基浆的API高温高压滤失量。

另外，本发明是基于滤失造壁性调控机理，人为增加钻井液微细颗粒，颗粒的中心核是微细碳酸钙颗粒，表面涂覆一层预交联的高分子膜，该膜不溶于水，不受钻井液中无机盐的影响，但仍然可以吸水膨胀，可大幅度提高颗粒表面的吸附水化层，在钻井液正压差作用下，表面吸水溶胀的微细颗粒能在井壁上形成致密的可压缩性滤饼。滤饼颗粒表面的水化膜可以自行降解或氧化快速分解，碳酸钙颗粒可以酸化解除，不用射孔解堵就可恢复储层与井筒的连通，因此可以应用于储层钻井液。

该产品制备工艺简便，成本适中，具有良好的抗高温耐盐钙性能，既能改善钻井液的滤失造壁性，也能有效保护油气产层，产品安全无毒，符合环保要求。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种环保型抗高温耐盐钙改性天然高分子降滤失剂，其特征是：包括以下组分制成，按质量百分比：

改性淀粉20%-30%、部分水解聚丙烯酰胺3%-8%、柠檬酸铝3%-5%、超细碳酸钙10%-20%、余量为水。

2.根据权利要求1所述的用于钻井液的抗高温环保型耐盐钙降滤失剂，其特征是：所述改性淀粉为市售预胶化淀粉、羧甲基淀粉、羟丙基淀粉、阳离子淀粉中的一种或两种以上混合物。

3.根据权利要求1所述的用于钻井液的抗高温环保型耐盐钙降滤失剂，其特征是：所述部分水解聚丙烯酰胺为钻井液用增黏剂或絮凝剂，相对分子质量为300万-500万，水解度在20%-40%范围内。

4.根据权利要求1所述的用于钻井液的抗高温环保型耐盐钙降滤失剂，其特征是：所述柠檬酸铝为交联剂产品。

5.根据权利要求1所述的用于钻井液的抗高温环保型耐盐钙降滤失剂，其特征是：所述超细碳酸钙为市售钻井液用油气层保护剂，粒径范围为400目-1200目范围。

6.根据权利要求1所述的用于钻井液的抗高温环保型耐盐钙降滤失剂，其特征是：所述水为去离子水或蒸馏水或饮用自来水。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于钻井液的抗高温环保型耐盐钙降滤失剂，其特征是：其制备方法包括以下步骤：

（一）首先，将部分水解聚丙烯酰胺在捏合机中用适量水溶解配制成溶液；

（二）再将改性淀粉加入步骤（一）配制的溶液中，充分搅拌分散溶解均匀；

（三）将步骤（二）的物料升温至40℃~50℃后，保持温度，在搅拌状态下加入超细碳酸钙；

（四）升高温度至50℃~60℃，在搅拌状态下逐渐滴加柠檬酸铝，控制滴加时间20~30min；

（五）升温至60℃~70℃，继续搅拌30min~60min出料；

（六）将步骤（五）的产物用造粒机剪切造粒，颗粒大小在0.5~1.0cm左右即可；

（七）将步骤（六）的产物移入滚筒干燥箱，干燥至含水量低于10%，出料；

（八）将步骤（七）的产物移入球磨机，研磨至粒度在100~200目即为成品。