CN111363526B - 改性杏核粉在作为环保钻井液流型调节剂中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了改性杏核粉在作为环保钻井液流型调节剂中的应用。所述改性杏核粉的平均粒径为0～100μm，但不为零；每100重量份的环保钻井液中，改性杏核粉的含量为1～15重量份。改性杏核粉在调高环保钻井液动塑比的同时，不会使体系的表观粘度和塑性粘度过高。同时，剪切稀释性强，钻井液停止循环时，网架结构形成较快，有利于钻井液携岩。杏核粉来源广泛，价格低廉，与其它流型调节剂相比，具有可再生，环保性能好的优点。改性杏核粉的改性方法简单，改善流型效果好。

Description

改性杏核粉在作为环保钻井液流型调节剂中的应用

技术领域

本发明涉及一种改性杏核粉在作为环保钻井液流型调节剂中的应用，属于石油钻井领域。

背景技术

随着经济发展水平的不断提高，我国对环境保护的重视程度越来越高，但钻井液中的多数材料均为非环保类处理剂，导致配制出的钻井液体系环保性能较差，因此，环保钻井液处理剂研发显得尤为重要。

钻井液流型调节剂的主要作用是调节钻井液流变性能，钻井液流变性是指钻井液在外力作用下发生流动变形的能力，是钻井液的一项最基本性能。该特性常采用钻井液表观粘度、塑性粘度、动切力等流变参数来描述。在解决钻井液携带岩屑和加重剂，保证井下安全方面有重要作用。目前，水基钻井液中常用的流型调节剂主要有聚氨酯类、聚丙烯酸类等合成聚合物，还有黄原胶等生物聚合物类，但合成聚合物类流型调节剂环保性能较差，而生物聚合物类流型调节剂易增大钻井液的表观粘度，使钻井液维护困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保钻井液用流型调节剂—改性杏核粉，解决合成聚合物类流型调节剂环保性能差和生物聚合物类流型调节剂增大钻井液表观粘度的缺陷。

本发明采用的杏核粉取自杏子的果核，拥有来源广泛、可再生、价格便宜、可生物降解、安全无毒等特点。

本发明采用改性杏核粉作为环保钻井液的流型调节剂，不仅能够有效改善钻井液的流变性，还具有优异的环保性能；具体的，本发明将改性杏核粉作为钻井液用流型调节剂，使得钻井液具有较高的动塑比，钻井液具有优良的剪切稀释性和环保性能。

本发明采用的改性杏核粉的平均粒径为0～150μm，但不为零，优选75～106μm。

本发明采用的改性杏核粉可采用本领域常规的方法制备，如采用对杏核粉进行如下改性处理：

杏核粉与酸液混合得到悬浮液，搅拌进行酸化处理；然后采用碱溶液进行中和至pH值为6～7，离心分离得到酸化产物；将所述酸化产物分散于水中并加入所述碱溶液调节至弱碱性，加入醚化剂和引发剂进行醚化反应；所述醚化反应结束后，采用所述酸液调节至中性，经分离干燥即得到所述改性杏核粉。

上述改性处理过程中，所述酸液可为本领域常用的酸类，优选硫酸、盐酸和硝酸中的一种或多种；

所述酸液的浓度可为0.5～5mol/L，具体可为0.5mol/L、2mol/L、3mol/L或5mol/L，所述杏核粉与所述酸液的配比可为1：5～30g/ml，具体可为1：5g/ml、1：10g/ml、1：20g/ml或1：30g/ml，以保证所述杏核粉中的活性官能团充分反应；

所述酸化处理的条件为：水浴温度为30～55℃，搅拌速度为100～500r/min，反应时间为0.5～1小时；

优选对所述酸化产物再次研磨过200目筛。

所述碱溶液可为氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液，所述碱溶液的溶度为0.5～5mol/L。

上述改性处理过程中，所述弱碱性指的是pH值为9～11；

所述醚化剂可为环氧氯丙烷、氯乙酸和3-氯-2-羟基丙磺酸钠中的至少一种；

所述醚化反应的温度为50～70℃，时间为2～4h；

所述杏核粉由如下杏类果实的果核经粉碎后过200目筛得到：

金太阳杏、大棚王杏、凯特杏、黄金杏、红丰杏、新世纪杏、珍珠油杏和特早熟试管杏中至少一种。

为了使所述改性杏核粉更好地起到流型调节剂的作用，将所述改性杏核粉加入至水基钻井液中以配制环保钻进液。

为了使所述改性杏核粉达到更好的调节效果，每100重量份的所述环保钻井液中，添加1～15重量份的所述改性杏核粉，优选5重量份。

优选所述改性杏核粉与钻井液处理剂配制得到环保钻井液。

所述钻井液处理剂可为钻井液用钠基膨润土、环保增粘剂、环保降滤失剂、环保页岩抑制剂、环保包被抑制剂和环保润滑剂中至少一种。

其中，所述钻井液用钠基膨润土的作用是增加环保钻井液的粘度和切力，降低钻井液滤失量；

其中，所述环保增粘剂可为黄原胶、高粘度羧甲基纤维素和高粘度聚阴离子纤维素中的至少一种；

其中，所述环保降滤失剂可为低粘羧甲基纤维素、羧甲基淀粉和羟丙基淀粉(取代度大于0.3)中的至少一种；

所述环保页岩抑制剂可为聚胺类抑制剂，具体可为聚胺页岩抑制剂SDJA(东营石大创新科技有限责任公司)；

所述环保包被抑制剂可为两性离子聚合物，如FA367；

所述环保润滑剂可为环保聚合醇类润滑剂和/或植物油类润滑剂，如Green Lube(湖北荆州嘉华科技有限公司)、SD-506(东营石大创新科技有限责任公司)。

所述钻井液处理剂的含量如下：

每100重量份的所述环保钻井液中，钻井液用钠基膨润土1～4重量份；环保增粘剂0～0.5重量份；环保降滤失剂0～3重量份；环保页岩抑制剂0～5重量份，环保包被抑制剂0～1.0重量份，环保润滑剂0～5重量份；

优选地，每100重量份的所述环保钻井液中，钻井液用钠基膨润土1～3重量份；环保增粘剂0.1～0.5重量份；环保降滤失剂1～3重量份；环保页岩抑制剂0.5～5重量份，环保包被抑制剂0.05～1.0重量份，环保润滑剂0.2～5重量份。

本发明提供的环保钻井液可以用于各种油气钻井作业，优选为大位移水平井。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)改性杏核粉在调高环保钻井液动塑比的同时，不会使体系的表观粘度和塑性粘度过高。同时，剪切稀释性强，钻井液停止循环时，网架结构形成较快，有利于钻井液携岩。

(2)杏核粉来源广泛，价格低廉，与其它流型调节剂相比，具有可再生，环保性能好的优点。

(3)改性杏核粉的改性方法简单，改善流型效果好。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

制备例1-4用于说明本发明提供的改性杏核粉的制备方法。

制备例1、

将杏核置于粉碎机中粉碎，筛选粉碎产物过200目筛网的部分，称取10g杏核粉分散于50mL浓度为5mol/L的硫酸溶液中，以500r/min的搅拌速度在55℃下搅拌，1h后用5mol/L的碱溶液中和至pH值为6～7之间，将酸化产物离心分离，并置于真空烘箱内烘干研磨，过200目筛网。称取5g酸化产物，分散于100mL去离子水中，加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为9，加入氯乙酸2g，过硫酸铵0.14g，在70℃下反应3h，将产物倒入烧杯中，用0.5mol/L的硫酸溶液调节pH至中性，将产物离心烘干即得改性杏核粉，粒径为75～106μm。

制备例2、

将杏核置于粉碎机中粉碎，筛选粉碎产物过200目筛网的部分，称取20g杏核粉分散于200mL浓度为3mol/L的硫酸溶液中，以300r/min的搅拌速度在45℃下搅拌，1h后用3mol/L的碱溶液中和至pH值为6～7之间，将酸化产物离心分离，并置于真空烘箱内烘干研磨，过200目筛网。称取10g酸化产物，分散于200mL去离子水中，加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为9，加入环氧氯丙烷5g，过硫酸铵0.3g，在65℃下反应2.5h，将产物倒入烧杯中，用0.5mol/L的硫酸溶液调节pH至中性，将产物离心烘干即得改性杏核粉，粒径为75～106μm。

制备例3、

将杏核置于粉碎机中粉碎，筛选粉碎产物过200目筛网的部分，称取30g杏核粉分散于600mL浓度为2mol/L的硫酸溶液中，以200r/min的搅拌速度在40℃下搅拌，1h后用2mol/L的碱溶液中和至pH值为6～7之间，将酸化产物离心分离，并置于真空烘箱内烘干研磨，过200目筛网。称取5g酸化产物，分散于100mL去离子水中，加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为10，加入3-氯-2-羟丙磺酸钠8g，过硫酸铵0.26g，在55℃下反应2h，将产物倒入烧杯中，用0.5mol/L的硫酸溶液调节pH至中性，将产物离心烘干即得改性杏核粉，粒径为75～106μm。

制备例4、

将杏核置于粉碎机中粉碎，筛选粉碎产物过200目筛网的部分，称取40g杏核粉分散于1200mL浓度为0.5mol/L的硫酸溶液中，以100r/min的搅拌速度在30℃下搅拌1h后用0.5mol/L的碱溶液中和至pH值为6～7之间，将酸化产物离心分离，并置于真空烘箱内烘干研磨，过200目筛网。称取10g酸化产物，分散于200mL去离子水中，加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为11，加入氯乙酸10g，过硫酸铵0.4g，在50℃下反应4h，将产物倒入烧杯中，用0.5mol/L的硫酸溶液调节pH至中性，将产物离心烘干即得改性杏核粉，粒径为75～106μm。

实施例1-4用于说明本发明提供的改性杏核粉在钻井液中的改善流变性以及使钻井液表现出较好的剪切稀释性的效果。

基浆的配制：在500mL清水中加入0.5g碳酸钠和10g钻井液用钠基膨润土(东营市康杰化工科技发展有限公司)，1000r/min下搅拌1h后密封静置24h，得到充分预水化的4％的膨润土基浆。

实验浆的配制：在4％的膨润土基浆中分别加入5％重量份的制备例1-4中的改性杏核粉，8000r/min搅拌30min后，将实验浆放入老化罐中，130℃下热滚16h，热滚后待实验浆冷却至室温，8000r/min搅拌30min获得待测实验浆。

实验浆流变性能测试：根据GB/T16783.1-2014《水基钻井液现场测试程序》的测试方法，选用六速旋转粘度计测试待测实验浆的

和

的读数，通过计算得到实验浆的表观粘度AV、塑性粘度PV和动切力YP，并计算动塑比YP/PV，通过常温中压滤失量测定仪测试实验浆的API滤失量FL_API，测试结果见表1。

对比例1：将基浆作为对比例1。

表1实施例1-4和对比例1的浆体的流变性能

	实验浆	AV/(mPa·s)	PV/(mPa·s)	YP/Pa	YP/PV	FL<sub>API</sub>/mL
							实施例1	基浆+5％制备例1	5	3	2	0.67	21.4
实施例2	基浆+5％制备例2	8.5	4.5	4	0.89	14.8
							实施例3	基浆+5％制备例3	6	4	2	0.5	18.4
实施例4	基浆+5％制备例4	8	4	4	1	16.2
							对比例1	基浆	3.5	3	0.5	0.17	34.0

在钻井过程中，塑性粘度高意味着钻井液流动过程中的流动阻力过高，不利于钻井液在井筒中的流动，也不利于钻井岩屑的携带，因此，具有较低的塑性粘度和较高的动切力，即动塑比高的钻井液，有利于携带岩屑。从表1实验结果可知，在钠基膨润土基浆中加入改性杏核粉前后，实验浆的表观粘度和塑性粘度增加幅度较小，动切力大幅度增加，动塑比提高。实施例1-4与对比例1比较可以看出，各制备例样品均具有较好的调节流型的作用。同时，该流型调节剂还具有一定的降低滤失量的效果。

实施例5-8：环保钻井液基浆的配制(百分比均为重量百分比)：4％膨润土基浆+0.2％高粘聚阴离子纤维素+1.5％羧甲基淀粉+0.3％两性离子聚合物FA367+0.5％聚胺页岩抑制剂SDJA+1％润滑剂SD-506。

在环保钻井液基浆中分别加入5％质量份的制备例1-4中的改性杏核粉，制备待测环保钻井液样品。

根据GB/T16783.1-2014《水基钻井液现场测试程序》的测试方法，选用六速旋转粘度计测试待测实验浆的

和

的读数，通过计算得到实验浆的表观粘度AV、塑性粘度PV和动切力YP，并计算动塑比YP/PV，通过常温中压滤失量测定仪测试实验浆的API滤失量FL_API，测试结果见表2。

对比例2：以环保钻井液基浆为对比例2。

表2实施例5-8和对比例2的钻井液的流变性能

从表2的实验结果可以看出，相对于环保钻井液基浆，加入改性杏核粉流型调节剂的环保钻井液体系130℃热滚后，体系的动切力和动塑比均显著高于对比例2。且加入改性杏核粉的环保钻井液体系有更低的钻井液API滤失量，说明本发明流型调节剂还有一定的降滤失效果。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变形，包括各个技术特征以任何其它合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.改性杏核粉在作为环保钻井液用流型调节剂中的应用；

所述改性杏核粉的平均粒径为0～100μm，但不为零；

每100重量份的所述环保钻井液中，所述改性杏核粉的含量为1～15重量份；

所述改性杏核粉为杏核粉经如下改性后的产物：

杏核粉与酸液混合得到悬浮液，搅拌进行酸化处理；然后采用碱溶液进行中和至pH值为6～7，离心分离得到酸化产物；将所述酸化产物分散于水中并加入所述碱溶液调节至弱碱性，加入醚化剂和引发剂进行醚化反应；所述醚化反应结束后，采用所述酸液调节至中性，经分离干燥即得到所述改性杏核粉；

所述酸液为硫酸、盐酸和硝酸中至少一种；

所述酸液的浓度为0.5～5mol/L，所述杏核粉与所述酸液的配比为1：5～30g/ml；

所述酸化处理的条件为：水浴温度为30～55℃，搅拌速度为100～500r/min，反应时间为0.5～1小时；

所述碱溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液，所述碱溶液的溶度为0.5～5mol/L；

所述弱碱性指的是pH值为9～11；

所述醚化剂为环氧氯丙烷、氯乙酸和3-氯-2-羟基丙磺酸钠中的至少一种；

所述醚化反应的温度为50～70℃，时间为2～4h；

所述杏核粉由如下杏类果实的果核经粉碎后过200目筛得到：

金太阳杏、大棚王杏、凯特杏、黄金杏、红丰杏、新世纪杏、珍珠油杏和特早熟试管杏中至少一种。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述环保钻井液由钻井液处理剂和所述改性杏核粉组成。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述钻井液处理剂为钻井液用钠基膨润土、环保增粘剂、环保降滤失剂、环保页岩抑制剂、环保包被抑制剂和环保润滑剂中至少一种。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：每100重量份的所述环保钻井液中，所述钻井液处理剂的含量如下：

钻井液用钠基膨润土1～4重量份；环保增粘剂0～0.5重量份；环保降滤失剂0～3重量份；环保页岩抑制剂0～5重量份，环保包被抑制剂0～1.0重量份，环保润滑剂0～5重量份。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：每100重量份的所述环保钻井液中，所述钻井液处理剂的含量如下：

钻井液用钠基膨润土1～3重量份；环保增粘剂0.1～0.5重量份；环保降滤失剂1～3重量份；环保页岩抑制剂0.5～5重量份，环保包被抑制剂0.05～1.0重量份，环保润滑剂0.2～5重量份。

6.一种环保钻井液，其特征在于：所述环保钻井液中含有流型调节剂，所述流型调节剂为改性杏核粉；

所述改性杏核粉的平均粒径为0～100μm，但不为零；

每100重量份的所述环保钻井液中，所述改性杏核粉的含量为1～15重量份；

所述改性杏核粉为杏核粉经如下改性后的产物：

杏核粉与酸液混合得到悬浮液，搅拌进行酸化处理；然后采用碱溶液进行中和至pH值为6～7，离心分离得到酸化产物；将所述酸化产物分散于水中并加入所述碱溶液调节至弱碱性，加入醚化剂和引发剂进行醚化反应；所述醚化反应结束后，采用所述酸液调节至中性，经分离干燥即得到所述改性杏核粉；

所述酸液为硫酸、盐酸和硝酸中至少一种；

所述酸液的浓度为0.5～5mol/L，所述杏核粉与所述酸液的配比为1：5～30g/ml；

所述酸化处理的条件为：水浴温度为30～55℃，搅拌速度为100～500r/min，反应时间为0.5～1小时；

所述碱溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液，所述碱溶液的溶度为0.5～5mol/L；

所述弱碱性指的是pH值为9～11；

所述醚化剂为环氧氯丙烷、氯乙酸和3-氯-2-羟基丙磺酸钠中的至少一种；

所述醚化反应的温度为50～70℃，时间为2～4h；

所述杏核粉由如下杏类果实的果核经粉碎后过200目筛得到：

金太阳杏、大棚王杏、凯特杏、黄金杏、红丰杏、新世纪杏、珍珠油杏和特早熟试管杏中至少一种。

7.根据权利要求6所述的环保钻井液，其特征在于：所述环保钻井液由钻井液处理剂和所述改性杏核粉组成。

8.根据权利要求7所述的环保钻井液，其特征在于：所述钻井液处理剂为钻井液用钠基膨润土、环保增粘剂、环保降滤失剂、环保页岩抑制剂、环保包被抑制剂和环保润滑剂中至少一种。

9.根据权利要求8所述的环保钻井液，其特征在于：每100重量份的所述环保钻井液中，所述钻井液处理剂的含量如下：

钻井液用钠基膨润土1～4重量份；环保增粘剂0～0.5重量份；环保降滤失剂0～3重量份；环保页岩抑制剂0～5重量份，环保包被抑制剂0～1.0重量份，环保润滑剂0～5重量份。

10.根据权利要求8所述的环保钻井液，其特征在于：每100重量份的所述环保钻井液中，所述钻井液处理剂的含量如下：

钻井液用钠基膨润土1～3重量份；环保增粘剂0.1～0.5重量份；环保降滤失剂1～3重量份；环保页岩抑制剂0.5～5重量份，环保包被抑制剂0.05～1.0重量份，环保润滑剂0.2～5重量份。