CN1194064C - 一种无毒钻井液降粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于石油钻井工程的无毒钻井液降粘剂及其制备方法。此种降粘剂以纸浆废液为主要原料，与VIII族金属硫酸盐、硫酸和栲胶-褐煤型无毒降粘剂、水除钙后在一定温度下合成反应制备而成。该降粘剂无毒性污染，原料来源丰富，成本低廉，制备方法工艺简单、易于实施，其降粘效果优于现有降粘剂，而且具有良好的抗盐、抗钙及抗高温降粘效果，利用它可以较好地满足钻井生产和环保两方面的需要，宜于推广应用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于石油钻井工程的钻井液降粘剂及其制备方法。
背景技术：
水基钻井液是一种以水为分散介质、以造浆性粘土为分散相的流体。在石油钻井施工过程中，当钻遇造浆性泥岩地层时，岩屑不断水化分散到钻井液中造成其中
土含量增加，同时，随着井深增加地层温度不断升高，造成钻井液中般土高温分散增稠。为此，在钻井过程中，除了用振动筛、除砂器、离心机等设备清除钻井液中多余的固相颗粒外，还必须加入一定量的降粘剂来降低钻井液粘度，以保持其良好的流变性。长期以来，现场普遍使用铁铬木质素磺酸盐(简称铁铬盐)降粘剂，此种降粘剂具有良好的抗盐、抗钙性，并可获得较好的抗高温降粘效果，但由于铁铬盐毒性较强，它的应用造成地下水严重污染，不利于环境保护，因而近年来已被禁用或限制使用。针对这一问题，近年来一些油田研制使用了无铬木质素降粘剂或专利号为90105192.6的栲胶-褐煤型无毒钻井泥浆降粘剂，这些降粘剂虽能达到“无毒”要求，但其抗盐、抗钙性能较差，不能满足钻井工程的需要。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种既具有良好的抗盐、抗钙性能又不致对地下水和环境造成毒性污染的无毒钻井液降粘剂及其制备方法。
本发明是这样实现的。此种无毒钻井液降粘剂乃是一种以主要成分为木质素的纸浆废液为主要原料，加入VIII族金属硫酸盐、硫酸进行除钙反应后回收的滤液与栲胶-褐煤型无毒钻井泥浆降粘剂及水，在一定温度下合成反应制备而成的粉末状产品，其中，除钙反应中各种原料的质量配比为：纸浆废液∶硫酸∶VIII族金属硫酸盐＝＝1∶0.0001-0.03∶0.005-0.8，合成反应中回收滤液与栲胶褐煤型无毒降粘剂和水的质量配比为：滤液∶无毒降粘剂∶水＝＝1∶0.03-5∶0.2-2。所采用的栲胶-褐煤型无毒泥浆降粘剂采用褐煤、栲胶、无水亚硫酸钠、甲醛、氢氧化钠以及由硫酸、盐酸、硫酸亚铁和高锰酸钾制取的添加剂为原料，经磺化、螯合反应合成(详见专利ZL90105192.6)
该无毒降粘剂的制备方法实施步骤如下：
1、除去纸浆废液中的钙离子(除钙反应)：在纸浆废液中加入一定量的硫酸和VIII族金属硫酸盐，其用量的质量比为：纸浆废液∶硫酸∶VIII族金属硫酸盐＝＝1∶0.0001-0.03∶0.005-0.8；搅拌0.5-8小时后静止0.5-8小时：用滤布过滤的方法将反应后生成的硫酸钙沉淀除去，并回收废液；
2、回收滤液与无毒泥浆降粘剂合成反应：将除钙反应后回收的滤液与栲胶一褐煤型无毒泥浆降粘剂在反应釜中混合，同时加入一定量的水，搅拌均匀，在0-300℃温度下反应0.1-6小时，滤液与降粘剂和水的用量质量比为：滤液∶无毒降粘剂∶水＝＝1∶0.03-5∶0.2-2；
3、干燥除水，粉碎包装，制得成品：采用喷塔式或滚筒式、烘箱式、日晒式等方法将从反应釜中放出的物料烘干，除去其中水份，然后用粉碎机具将其粉碎，用包装袋包装后即可获得成品。
本发明提供的无毒钻井液降粘剂利用纸浆废液为主要原料，因而成本低廉，来源丰富，其降粘效果优于目前钻井工程使用的铁铬盐降粘剂和栲胶-褐煤型无毒降粘剂，而且具有良好的抗盐、抗钙及抗高温降粘效果，利用它可以较好地同时满足钻井生产和环保两方面的需要。本发明提供的该降粘剂制备方法工艺简单，易于实施，宜于推广应用。
具体实施方式从以下实施例中给出。
实施例1，量取2kg干含量50％的纸浆废液倒入容量5000ml的烧杯中，再向烧杯中加入2ml浓度95-98％的硫酸和80g硫酸镍；用小型搅拌器搅拌2小时后，静置1.5小时；利用真空泵、过滤器、滤布采用真空过滤的方法滤除反应生成的硫酸钙沉淀；将回收的全部滤液倒入201的小型反应釜内，再向反应釜中加入2kg水和0.5kg栲胶-褐煤型无毒泥浆降粘剂，在密封状态下，启动反应釜内的搅拌器，在130℃温度下反应4小时；用自来水冷却反应釜内的液体，当釜内液体温度降至60-80℃时，缓慢打开反应釜的放气阀排出釜内气体；取出反应釜内的液体置于瓷盘内，用烘箱将瓷盘内的物料烘干，粉碎后即为成品。
实施例2，所用纸浆废液及加入硫酸和水的重量及制备方法与例1大致相同，不同之处是：加入的VIII族金属硫酸盐为硫酸钴130g，加入的栲胶-煤无毒泥浆降粘剂0.8kg，除钙反应静置1小时，反应釜内反应温度为180℃。其余操作过程与例1相同。
实施例3：加入VIII族金属硫酸盐为硫酸亚铁85g，无毒泥浆降粘剂用量为0.6kg，静置时间为1小时，其余与例1相同。
Claims (2)
1、一种无毒钻井液降粘剂，其特征在于，此种降粘剂乃是一种以纸浆废液为主要原料，加入VIII族金属硫酸盐、硫酸进行除钙反应后回收的滤液与栲胶-褐煤型无毒降粘剂及水在一定温度下合成反应制备而成的粉末状产品，其中，除钙反应中各种原料的质量配比为：纸浆废液∶硫酸∶VIII族金属硫酸盐＝1∶0.0001-0.03∶0.005-0.8，回收滤液与栲胶-褐煤型无毒降粘剂和水的质量配比为：滤液∶无毒降粘剂∶水＝1∶0.03-5∶0.2-2。
2、一种制备权利要求1所述无毒钻井液降粘剂的方法，其特征在于，该方法实施步骤如下：
a、除去纸浆废液中的钙离子：在纸浆废液中加入一定量的硫酸和VIII族金属硫酸盐，其用量的质量比为纸浆废液∶硫酸∶VIII族金属硫酸盐＝＝1∶0.0001-0.03∶0.005-0.8；搅拌0.5-8小时后静止0.5-8小时：用滤布过滤的方法将反应后生成的硫酸钙沉淀除去，并回收废液；
b、滤液与无毒泥浆降粘剂合成反应：将除钙反应后回收的滤液与栲胶-褐煤型无毒泥浆降粘剂在反应釜中混合，同时加入一定量的水，搅拌均匀，在0-300℃温度下反应0.1-6小时，滤液与降粘剂和水的用量质量比为：滤液∶无毒降粘剂∶水＝＝1∶0.03-5∶0.2-2；
c、干燥除水，粉碎包装，制得成品：采用喷塔式或滚筒式、烘箱式、日晒式方法将从反应釜中放出的物料烘干，除去其中水份，然后用粉碎机具将其粉碎，用包装袋包装后即可获得成品。
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