[發(fā)明專利]一種源于木質(zhì)素的無(wú)泡沫鉆井液降粘劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911079633.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN110791262B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張潔;田雯;都偉超;高龍;張黎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K8/035
• 分類號(hào): C09K8/035;C07D307/87
• 代理公司: 福建知與行律師事務(wù)所 35248
• 代理人: 朱軍

本發(fā)明涉及一種源于木質(zhì)素的無(wú)泡沫鉆井液降粘劑及其制備方法。所述方法包括以下步驟：常溫下將木質(zhì)素材料與水混合；加入叔胺、季銨化試劑和水；混合，再向反應(yīng)容器中的上述混合液中加入碘化物；將上述混合物的溶劑蒸去，粉碎，即得。所得鉆井液處理劑無(wú)毒產(chǎn)物、易降解，并且具備較強(qiáng)的降粘作用，同時(shí)消除了其起泡作用，使其更加適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保型鉆井液添加劑與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種源于木質(zhì)素的無(wú)泡沫鉆井液降粘劑。

背景技術(shù)

中國(guó)的石油可采資源量目前預(yù)計(jì)為150億噸，待發(fā)現(xiàn)和探明85億噸左右，占可采石油資源探明程度的57％。這部分待探明的石油資源主要分布在塔里木、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、吐哈四個(gè)盆地，是中國(guó)石油產(chǎn)量的主要接替區(qū)。同時(shí)，這部分資源量的73％埋藏在5000米以下。實(shí)現(xiàn)新地區(qū)、新領(lǐng)域、新層位尤其是深層的油氣突破，尋找和擴(kuò)大油田含油氣范圍及領(lǐng)域，成為順利實(shí)現(xiàn)中國(guó)石油資源接替目標(biāo)的主要手段，深井超深井鉆井技術(shù)的快速、規(guī)模發(fā)展則是這一手段最重要的實(shí)現(xiàn)方式。在鉆井過(guò)程中，井眼越深，井筒內(nèi)的溫度就越高。由于高溫條件下鉆井液中的粘土粒子自動(dòng)分散導(dǎo)致其粒子濃度增大，比表面積增加，鉆井液高溫稠化問(wèn)題越來(lái)越突出。而降粘劑是鉆井過(guò)程中不可缺少的鉆井液處理劑之一，它對(duì)調(diào)節(jié)鉆井液流變性起著非常重要的作用。

木質(zhì)素是一種植物體內(nèi)存在的酚類化合物，因其價(jià)廉、可降解和對(duì)環(huán)境無(wú)污染的特點(diǎn)，是一種天然的環(huán)保型材料，廣泛應(yīng)用于鉆井液中。鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽就是一種典型的木質(zhì)素類降粘劑，利用酸法造紙廢液經(jīng)重鉻酸鉀氧化后加入硫酸亞鐵反應(yīng)制得。鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽對(duì)鉆井液的降粘、切效果好，抗鹽、抗鈣能力強(qiáng)，原料來(lái)源廣泛，價(jià)格較低，使用溫度最高可達(dá)170℃左右，但由于鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽含有毒金屬鉻，與環(huán)境保護(hù)的要求相違背，其使用目前已受到限制，研究者重點(diǎn)研發(fā)無(wú)鉻木質(zhì)素類降粘劑或者無(wú)金屬離子的木質(zhì)素類降粘劑。

另外一方面工業(yè)木質(zhì)素為造紙工業(yè)的副產(chǎn)物，盡管有羥基、羧基、磺酸基等官能團(tuán)，但是與過(guò)渡金屬配位點(diǎn)少，與粘土的配位能力弱，降粘效果差。為了強(qiáng)化工業(yè)木質(zhì)素本身的配位作用，可以通過(guò)與季銨化試劑反應(yīng)，增加木質(zhì)素的陽(yáng)離子數(shù)目，從而提高其與粘土上陰離子電荷和相互作用，提高降粘作用效能。

此外，木質(zhì)素類材料衍生的各類鉆井液添加劑使用中起泡嚴(yán)重，大量的泡沫會(huì)導(dǎo)致鉆井液密度下降，無(wú)法平衡地層壓力，存在井涌和井噴的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)較大的泡沫容易破壞鉆井液在井壁上濾失后形成的泥餅，使其滲透率變大，濾失量上升，不但造成鉆井液損失，還增加了井壁受到水的浸泡膨脹和坍塌的可能性。因此，在木質(zhì)素衍生鉆井液降粘劑的研發(fā)領(lǐng)域一方面要強(qiáng)化其降粘作用，另一方面要消除其起泡作用，才能研發(fā)出一種適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的無(wú)泡沫添加劑。季銨化的工業(yè)木質(zhì)素水溶性增強(qiáng)，再輔以陽(yáng)離子型表面活性劑，通過(guò)陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)起泡的抵消作用實(shí)現(xiàn)對(duì)可能產(chǎn)生泡沫的抑制作用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保型鉆井液用降粘劑的制備方法，所得鉆井液處理劑為原材料本身為天然無(wú)毒產(chǎn)物、易降解，并且具備較強(qiáng)的降粘作用，同時(shí)消除了其起泡作用，使其更加適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種源于木質(zhì)素的無(wú)泡沫鉆井液降粘劑，包括以下步驟：

第一步，常溫下在反應(yīng)容器中將木質(zhì)素材料與2-10倍質(zhì)量水混合，攪拌均勻，所述木質(zhì)素材料為工業(yè)級(jí)及其以上純度的堿木素，所述水為工業(yè)級(jí)及其以上純度的水；

第二步，在另一反應(yīng)容器中加入物質(zhì)的量比為1-2:1的叔胺和季銨化試劑和兩者總質(zhì)量5-20倍的水，攪拌均勻，攪拌下50-100℃反應(yīng)2-6小時(shí)，冷卻至室溫，所述叔胺為工業(yè)級(jí)及其以上純度的三甲胺、三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺及其組合物，所述季銨化試劑為工業(yè)級(jí)及其以上純度的環(huán)氧氯丙烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二溴乙烷及其組合物，所述水為工業(yè)級(jí)及其以上純度的水，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，典型結(jié)構(gòu)如下式，季銨化反應(yīng)如下式所示，以1,2二氯乙烷和三甲胺為例。