CN113698918A - 一种合成基钻井液岩屑资源化利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合成基钻井液岩屑资源化利用方法，其技术方案是按如下步骤进行：A）称取30~80份合成基岩屑、10~50份沥青加入反应器中加热，当温度升至240‑280℃时保持温度稳定，将合成基岩屑和沥青熔融混拌均匀；B）熔融过程中加入10~20份软化点调节剂，对软化点进行调节；C）将熔融混合物自然冷却至室温，研磨粉碎过100目筛，在粉体表面均匀喷洒1~10份表面活性剂溶液，混合搅拌0.8‑1.2小时；D）混拌均匀后将混合物在50℃以下烘干，粉碎，即得到钻井液用封堵剂。本发明的有益效果是：利用合成基钻井液岩屑制备的封堵剂，可以缓解油田大量合成基钻井液岩屑难以处理的压力，为油田合成基钻井液岩屑处理提供了新途径。

Description

一种合成基钻井液岩屑资源化利用方法

技术领域

本发明涉及石油钻探固废物处理技术领域，尤其指在钻井岩屑的资源化再利用方法。

背景技术

合成基钻井液具有良好的抑制性、润滑性和储层保护效果，但是合成基钻井液钻屑处理费用高，合成基油回收难度大，容易造成资源浪费。目前国内外含油钻屑处理采用的方法主要有：填埋法、固化法、溶剂萃取法、生物法、固液分离法以及热处理方法。

中国专利CN 104140799A提出了《一种油基钻屑微乳清洗液及其清洗方法》。其中，一种油基钻屑微乳清洗液，由表面活性剂、助表面活性剂、油相和水，按体积百分比（17-56）:（11-18）:（10-33）：（21-33）混合后，形成三相体系，其中间相为微乳清洗液，所述的表面活性剂为醚醇，优选乙二醇单丁醚或苯氧基丙醇；助表面活性剂为短链醇，优选正丁醇或异丙醇。一种油基钻屑清洗方法，将制备的油基钻屑微乳清洗液与油基钻屑按质量比为（0.5:1）～（3:1）搅拌混合，搅拌时间10～30min，搅拌速度100～450rpm；固液分离，离心速度2000～4500rpm，离心时间5～30min，将从油基钻屑中清洗出的基础油、油基钻屑微乳清洗液和钻屑分离为不同的相。该发明利用微乳液体系具有超低表面张力的特点，将微乳液体系引入油基钻屑基础油回收和处理中，与其它油基钻屑处理技术相比，工艺简单，处理后基础油回收率大于80%，清洗后钻屑残油量小于2%，最佳可达0.5%，达到相关环保技术标准，且微乳清洗液还可重复使用，处理成本低。

但是这些方法在实际应用中存在一定的优势，但也有其局限性，难以真正实现合成基钻井液岩屑的无害化、资源化。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种合成基钻井液岩屑资源化利用方法，将固废物合成基钻井液岩屑转变成有利用价值的材料，一方面可以减轻环保的压力，另一方面可以带来可观的经济效益。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种合成基钻井液岩屑资源化利用方法，包括以下重量份组分：合成基钻井液岩屑30~80份、沥青10~40份、软化点调节剂10~20份、表面活性剂1~10份。

其中：

所述的岩屑为利用合成基钻井液钻井产生的岩屑。

所述的沥青为乳化沥青、氧化沥青、天然沥青、改性沥青中的一种或几种。

所述的软化点调节剂为碳酸钙。

所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂。

所述的阳离子表面活性剂为环氧丙基三甲基氯化铵。

前述的合成基钻井液岩屑资源化利用方法，按如下步骤进行：

A）称取30~80份合成基岩屑、10~50份沥青加入反应器中加热，当温度升至240-280℃时保持温度稳定，将合成基岩屑和沥青熔融混拌均匀；

B）熔融过程中加入10~20份软化点调节剂，对软化点进行调节；

C）将熔融混合物自然冷却至室温，研磨粉碎过100目筛，在粉体表面均匀喷洒1~10份表面活性剂溶液，混合搅拌0.8-1.2小时；

D）混拌均匀后将混合物在50℃以下烘干，粉碎，即得到钻井液用封堵剂。

本发明的合成基钻井液岩屑资源化利用方法，能够获得以下效果：本发明促进了合成基岩屑与沥青的熔融混合，实现了岩屑的沥青化；通过加温脱去岩屑中的水分，加入软化点调节剂，改善了岩屑的软化点。冷却至室温后，经研磨粉碎可得到不同粒度、形状的封堵剂，产品软化点可调，可应用在水基钻井液中，由于沥青颗粒在高温下具有软化变形的特点，有效封堵裂缝和孔隙。该发明有效利用合成基钻井液岩屑固废物制备封堵剂，解决了岩屑处理难度大、费用高等难题。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

综合实施例

下面通过几个具体实施例结合性能测试实验详细说明本发明。

实施例1：

一种合成基钻井液岩屑资源化利用方法，包括以下重量份组分，合成基钻井液岩屑30份、沥青10份、软化点调节剂10、表面活性剂1份。

实施例2：

合成基钻井液岩屑资源化利用方法，按如下步骤进行：

称取30份合成基岩屑、10份沥青加入反应器中加热，当温度升至240℃时保持温度稳定，将岩屑和沥青熔融混拌均匀。熔融过程中加入10份软化点调节剂，对软化点进行调节。将熔融混合物自然冷却至室温，研磨粉碎过100目筛。在粉体表面均匀喷洒1份表面活性剂，混合搅拌1h。混拌均匀后将混合物在50℃下烘干，粉碎，即得到钻井液用封堵剂。

上述实施例1或2中，所述的岩屑为利用合成基钻井液钻井产生的岩屑，棱角分明，呈不规则形状。岩屑含合成基基础油大约10~30%，含水率0~6%，以及合成基钻井液中的其他成分，如乳化剂、润湿剂等。所述的石油沥青为乳化沥青、氧化沥青、天然沥青、改性沥青中的一种或几种。沥青中的油溶性成分可以与岩屑中的合成基基础油加热熔融混合，促进了岩屑的沥青化。所述的软化点调节剂是碳酸钙，用于提高封堵剂的软化点。碳酸钙经过研磨粉碎后也可以作为钻井液封堵剂。所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂环氧丙基三甲基氯化铵。阳离子表面活性剂靠静电作用吸附在岩屑表面，中和岩屑的负电荷，削弱岩屑离子间的静电排斥作用，阻止岩屑分散。

实施例3：

一种合成基钻井液岩屑资源化利用方法，包括以下重量份组分，合成基钻井液岩屑80份、沥青40份、软化点调节剂20份、表面活性剂10份。

实施例4：

合成基钻井液岩屑资源化利用方法，按如下步骤进行：

称取55份合成基岩屑、30份沥青加入反应器中加热，当温度升至260℃时保持温度稳定，将岩屑和沥青熔融混拌均匀。熔融过程中加入15份软化点调节剂，对软化点进行调节。将熔融混合物自然冷却至室温，研磨粉碎过100目筛。在粉体表面均匀喷洒3份表面活性剂，混合搅拌1h。混拌均匀后将混合物在50℃下烘干，粉碎，即得到钻井液用封堵剂。

上述实施例3或4中，所述的岩屑为利用合成基钻井液钻井产生的岩屑，棱角分明，呈不规则形状。岩屑含合成基基础油大约10~30%，含水率0~6%，以及合成基钻井液中的其他成分，如乳化剂、润湿剂等。所述的石油沥青为乳化沥青、氧化沥青、天然沥青、改性沥青中的一种或几种。沥青中的油溶性成分可以与岩屑中的合成基基础油加热熔融混合，促进了岩屑的沥青化。所述的软化点调节剂是碳酸钙，用于提高封堵剂的软化点。碳酸钙经过研磨粉碎后也可以作为钻井液封堵剂。所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂环氧丙基三甲基氯化铵。阳离子表面活性剂靠静电作用吸附在岩屑表面，中和岩屑的负电荷，削弱岩屑离子间的静电排斥作用，阻止岩屑分散。

实施例5：

合成基钻井液岩屑组分

利用蒸馏法测定合成基钻井液岩屑中水分的含量，然后对剩余部分进行索氏抽提，抽提溶剂为三氯甲烷。将抽提后剩余的岩屑等杂质烘干称量，通过减量法可以得到合成基钻井液岩屑中水分、油和固体的相对含量。测试结果如表1所示。

表1 合成基钻井液岩屑组分

组分	质量分数/%
		水	4.9
基础油	28.2
		岩屑泥质成分	66.9

测定抽提后剩余的泥质成分，通过XRD测试。

表2 岩屑矿物组成分析

矿物组分	质量分数/%
		石英	17.0
长石	1.0
		方解石	45.0
黄铁矿	11.0
		重晶石	1.0
黏土矿物	19.0

合成基岩屑矿物成分表现出低黏土、高脆性矿物的特征，经均质化处理后可作为封堵材料。

实施例6：封堵剂制备

将40g合成基钻井液岩屑与10g天然沥青加入反应器中加热，当温度升至260℃时保持温度稳定，将岩屑和沥青熔融混拌均匀。熔融过程中加入10g碳酸钙，将熔融混合物自然冷却至室温，研磨粉碎过100目筛。在粉体表面均匀喷洒3g环氧丙基三甲基氯化铵表面活性剂液体，混合搅拌1h。将混合物在50℃下烘干，然后粉碎，即得到封堵剂。

表3 封堵剂软化点调节测试

软化点调节剂加量/%	开始软化温度/℃
		0	75
3	92
		5	99
10	112

加入不同浓度的软化点调节剂碳酸钙，测试混合物的软化点，测试结果如表3所示。

实施例7：封堵剂对膨润土基浆性能影响

在4%预水化膨润土浆中分别加入封堵剂，高速搅拌20min，测试浆液120℃/16h热滚前后的流变性、滤失性（包含API滤失和高温高压滤失（120℃/3.5MPa）），以及封堵性（中压可视砂床滤失）。如表4。

利用中压可视砂床滤失实验装置，测试封堵剂对60-80目砂床的封堵性能。实验步骤如下：将一定量60-80目的砂子装入钻井液杯刻度线上，倒入待测基浆流体，将一个带刻度的量筒置于压滤装置下；施加0.69MPa的压力30分钟，观察渗透滤失情况；关闭气源卸掉压力；读出并记录滤液侵入砂床的深度。

表4 不同浓度封堵剂对基浆性能影响

膨润土基浆中加入封堵剂之后，表观粘度和塑性粘度逐渐增加，API滤失量降低，表明封堵剂在加量达到2%之后即可有效降低滤失量。不论是API失水形成的泥饼还是高温高压失水形成的泥饼，随着封堵剂加量的增加都变得越来越光滑，泥饼薄而致密，同时泥饼粘滞系数也逐渐降低，可以看出，封堵剂不仅能改善泥饼质量，有效降低膨润土基浆的高温高压失水，同时还具有优良的润滑性能。当砂床粒径为60-80目时，封堵剂的侵入深度只有24mm，且无滤液滤出，表明其具有优良的砂床封堵性能。

以上所述，以上仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围：即凡根据本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求的范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种合成基钻井液岩屑资源化利用方法，其特征在于，包括以下重量份组分：合成基钻井液岩屑30~80份、沥青10~40份、软化点调节剂10~20份、表面活性剂1~10份。

2.根据权利要求1所述的合成基钻井液岩屑资源化利用方法，其特征在于：所述的岩屑为利用合成基钻井液钻井产生的岩屑。

3.根据权利要求1所述的合成基钻井液岩屑资源化利用方法，其特征在于：所述的沥青为乳化沥青、氧化沥青、天然沥青、改性沥青中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的合成基钻井液岩屑资源化利用方法，其特征在于：所述的软化点调节剂为碳酸钙。

5.根据权利要求1所述的合成基钻井液岩屑资源化利用方法，其特征在于：所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂。

6.根据权利要求5所述的合成基钻井液岩屑资源化利用方法，其特征在于：所述的阳离子表面活性剂为环氧丙基三甲基氯化铵。

7.根据权利要求1-6任一所述的合成基钻井液岩屑资源化利用方法，其特征在于按如下步骤进行：

A）称取30~80份合成基岩屑、10~50份沥青加入反应器中加热，当温度升至240-280℃时保持温度稳定，将合成基岩屑和沥青熔融混拌均匀；

B）熔融过程中加入10~20份软化点调节剂，对软化点进行调节；

C）将熔融混合物自然冷却至室温，研磨粉碎过100目筛，在粉体表面均匀喷洒1~10份表面活性剂溶液，混合搅拌0.8-1.2小时；

D）混拌均匀后将混合物在50℃以下烘干，粉碎，即得到钻井液用封堵剂。