钻井液用天然高分子降滤失剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油田钻井液用降滤失剂及其制备方法与应用，具体是指一种可用 作油田钻井液用的无生物毒性的天然高分子降滤失剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 钻井液用降滤失剂，是用于保证钻井液性能稳定，减少有害液体向地层滤失，以及 稳定井壁和保证井径规则的泥浆处理剂。随着钻遇地层的日趋复杂，天然以及天然改性的 降滤失剂已经不能满足钻井的需求。例如以羧甲基纤维素钠为代表的纤维素产品在钻井液 中抗盐能力差，被盐和钙污染后，钻井液粘度明显上升，降滤失效果明显下降。预胶化淀粉 降滤失剂虽然在盐水和饱和盐水钻井液中降滤失效果比羧甲基纤维素钠稍好些，但其热稳 定性差。对于具有耐温抗盐要求的降滤失剂，目前国内常用的多为以丙烯腈、丙烯酸、丙烯 酰胺为单体的聚合物类、酚醛树脂类降滤失剂。但这些产品中的残余单体，如酚醛树脂类降 滤失剂中残余的苯酚、甲醛类等原料对环境造成很大的污染。随着油气田勘探开发的深入 和社会经济的发展，对钻井液减少储层伤害、环境保护的要求日益提高。因此，制备出无生 物毒性，有利于环境保护同时具有抗温抗盐效果的降滤失剂产品具有重要的现实意义和迫 切性。
【发明内容】
[0003] 本发明的一个目的是提供一种用于油田钻井液用降滤失剂，特别是一种可有效降 低钻井液滤失量，同时对环境无污染的天然高分子降滤失剂，并且具有良好的抗温抗盐效 果。
[0004] 本发明的另一目的是提供所述钻井液用天然高分子降滤失剂的制备方法，其工艺 简单，且所制备的降滤失剂在降低滤失量的同时不会对环境造成污染。
[0005] 本发明的另一目的在于提供所述钻井液用天然高分子降滤失剂的应用。
[0006] 为达上述目的，一方面，本发明提供一种钻井液用天然高分子降滤失剂的制备方 法，该方法包括如下步骤：
[0007] 将魔芋胶、纯碱、尿素、甘油、乙醇、水按照70?100:15?20:4?6:5?8:30? 40:10?30的重量比在搅拌下加入到捏合机中，于常压以及70?90°C反应3?4. 5小时， 冷却后，出料，干燥，粉碎，即得产品钻井液用天然高分子降滤失剂。
[0008] 由于本反应开始后流动性会变差，为了提高反应速度和反应的均匀性，上述反应 在捏合机中进行。
[0009] 除特别注明外，本发明中所述比例与百分含量均为重量比例或百分含量。
[0010] 本发明的制备方法中，混合体系中各组分的量是以有效物质的量计，当配制本发 明的混合反应体系所用的各原料不是纯物质时，应根据其中有效物质实际浓度进行相应折 算后配料。例如，当采用工业上常用的95%乙醇水溶液作为原料配制本发明的混合反应体 系时，混合体系中乙醇的量"30?40"是指乙醇组分的实际有效量，而非配料95%乙醇水溶 液的用量（95%乙醇水溶液中的水应计入水的量"10?30"中）。
[0011] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用天然高分子降滤失剂的制 备方法中，其中所述的干燥是在100?120°c条件下干燥4?6h，干燥的目的在于充分除去 体系中的乙醇和水分，便于运输，计量等。
[0012] 另一方面，本发明提供一种钻井液用天然高分子降滤失剂，其是根据本发明所述 的方法制备得到的。
[0013] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用天然高分子降滤失剂中， 其为自由流动颗粒或粉末。
[0014] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述的钻井液用天然高分子降滤失剂中， 其具有如下特性：
[0015] 在Iwt %浓度，其pH彡6 ;在0· 9wt %浓度，4 %盐水钻井液中滤失量为2? 10mL/30min ;在I. 2wt%浓度，饱和盐水钻井液中滤失量为2?10mL/30min ;EC50值为 110000 ?125000mg/L。
[0016] 再一方面，本发明提供一种钻井液，其添加了本发明所述的钻井液用天然高分子 降滤失剂。以水的总重量为基准，其中钻井液用天然高分子降滤失剂的含量为〇. lwt%? 2. Owt%，优选I. 5wt%。因此本发明提供了本发明所述的钻井液用天然高分子降滤失剂在 配制油田钻井液中的应用。
[0017] 综上所述，本发明提供了一种钻井液用天然高分子降滤失剂及其制备方法与应用 以及应用所得到的钻井液。本发明所述的天然高分子降滤失剂的合成方法简单、成本低、降 滤失能力较强，无生物毒性，对环境无污染，具有优良的抗温、抗盐和抗钙能力。
【具体实施方式】
[0018] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实例 对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制 本发明的范围。
[0019] 实施例1
[0020] 按重量比取20份水，在搅拌下分别将80份魔芋胶、15份纯碱、5份尿素、6份甘油、 35份95%乙醇加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在80°C反应3小时。 反应完成后，夹套中通入冷水，冷却后出料，于IKTC干燥4. 5小时后粉碎，即制得本实施例 的钻井液用天然高分子降滤失剂。
[0021] 实施例2
[0022] 按重量比取15份水，在搅拌下分别将75份魔芋胶、17份纯碱、6份尿素、7份甘油、 40份95%乙醇加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在85°C反应4小时。 反应完成后，夹套中通入冷水，冷却后出料，于lOOt：干燥6小时后粉碎，即制得本实施例的 钻井液用天然高分子降滤失剂。
[0023] 实施例3
[0024] 按重量比取25份水，在搅拌下分别将90份魔芋胶、20份纯碱、4份尿素、5份甘油、 30份95%乙醇加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在90°C反应3. 5小时。 反应完成后，夹套中通入冷水，冷却后出料，于120°C干燥4小时后粉碎，即制得本实施例的 钻井液用天然高分子降滤失剂。
[0025] 实施例4
[0026] 按重量比取10份水，在搅拌下分别将70份魔芋胶、16份纯碱、4份尿素、8份甘油、 35份95%乙醇加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在80°C反应3小时。 反应完成后，夹套中通入冷水，冷却后出料，于115°C干燥5小时后粉碎，即制得本实施例的 钻井液用天然高分子降滤失剂。
[0027] 实施例5
[0028] 按重量比取28份水，在搅拌下分别将100份魔芋胶、20份纯碱、6份尿素、8份甘 油、40份95%乙醇加入到捏合机中，捏合机夹套中通入蒸汽，使温度保持在70°C反应4. 5小 时。反应完成后，夹套中通入冷水，冷却后出料，于l〇5°C干燥5. 5小时后粉碎，即制得本实 施例的钻井液用天然高分子降滤失剂。
[0029] 将上述各实施例1?5得到的钻井液用天然高分子降滤失剂按照企业标准 QHDJPK0008-2014进行各项性能测试，具体测试方法为：
[0030] ① pH值：量取300mL蒸馈水倒入高搅杯中，加入3. OOg钻井液用天然高分子降滤 失剂试样，高速搅拌20分钟。用广泛pH试纸测其pH值。
[0031] ②4%盐水中滤失量：量取350mL 4%盐水（氯化钠溶液）倒入高搅杯中，加入 I. OOg碳酸氢钠和35. OOg评价土，高速搅拌20min，其间至少应中断两次以刮下粘附在杯壁 上的物质。
[0032] 在上述钻井液中，加入3. 15g钻井液用天然高分子降滤失剂试样，高速搅拌 20min，其间至少应中断两次以刮下粘附在杯壁上的物质；在室温下密闭养护24h。
[0033] 高速搅拌5min，待自然消泡后，用常温中压失水仪测定室温（20°C?30°C)下的滤 失量。
[0034] ③饱和盐水中滤失量：量取350mL饱和盐水（氯化钠溶液）倒入高搅杯中，加入 I. OOg碳酸氢钠和35. OOg评价土，高速搅拌20min，其间至少应中断两次以刮下粘附在杯壁 上的物质。
[0035] 在上述钻井液中，加入4. 20g钻井液用天然高分子降滤失剂试样，高速搅拌 20min，其间至少应中断两次以刮下粘附在杯壁上的物质；在室温下密闭养护24h。
[0036] 高速搅拌5min，待自然消泡后，用常温中压失水仪测定室温（20°C?30°C)下的滤 失量。
[0037] 其结果如表1所示。
[0038] 表1实施例1?5的降滤失剂性能指标测试数据
[0039]
[0040]
【主权项】
1. 一种钻井液用天然高分子降滤失剂的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 将魔芋胶、纯碱、尿素、甘油、乙醇、水按照70?100:15?20:4?6:5?8:30? 40:10?30的重量比在搅拌下加入到捏合机中，于常压以及70?90°C反应3?4. 5小时， 冷却后，出料，干燥，粉碎，即得产品钻井液用天然高分子降滤失剂。
2. 根据权利要求1所述的钻井液用天然高分子降滤失剂的制备方法，其特征在于其中 所述的反应是在捏合机中进行。
3. 根据权利要求1所述的钻井液用天然高分子降滤失剂的制备方法，其特征在于其中 所述的干燥是在100?120°C条件下干燥4?6h。
4. 一种钻井液用天然高分子降滤失剂，其是按照权利要求1?3中任一项所述的方法 制备得到的。
5. 根据权利要求4所述的钻井液用天然高分子降滤失剂，其具有如下特性：在lwt%浓 度，其pH彡6 ;在0. 9wt%浓度，4%盐水钻井液中滤失量为2?10mL/30min ;在1. 2wt%浓 度，饱和盐水钻井液中滤失量为2?10mL/30min ;EC5Q值为110000?125000mg/L。
6. 权利要求4或5中所述的钻井液用天然高分子降滤失剂在配制油田钻井液中的应 用。
7. -种油田钻井液，其中含有权利要求4或5任一项所述的钻井液用天然高分子 降滤失剂，以水的总重量为基准，其中钻井液用天然高分子降滤失剂的含量为〇. lwt%? 2wt % 〇
【专利摘要】本发明提供一种钻井液用天然高分子降滤失剂及其制备方法与应用，其中所述的制备方法包括如下步骤：将魔芋胶、纯碱、尿素、甘油、乙醇、水按照70～100:15～20:4～6:5～8:30～40:10～30的重量比在搅拌下分别加入到捏合机中，于常压70～90℃反应3～4.5小时，冷却后，出料，干燥，粉碎，即得产品钻井液用天然高分子降滤失剂。本发明所述的钻井液用天然高分子降滤失剂合成方法简单、降滤失能力强、无生物毒性，对环境无污染。将本发明所制得的天然高分子降滤失剂添加到油田钻井液中所得到的钻井液具有滤失量低、无生物毒性、对环境无污染等优点。
【IPC分类】C09K8-035
【公开号】CN104531102
【申请号】CN201510016320
【发明人】姚少全
【申请人】北京培康佳业技术发展有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月13日