鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種有機-無機復合型弱凝膠流變性調節劑及其制備方法。該流型調節劑以羥乙基纖維素、聚陰離子纖維素、羧甲基纖維素、黃原膠、羥丙基瓜爾膠、無機蛇紋石棉纖維、脂肪酸甲酯、十水四硼酸鈉、亞硫酸鈉和水為原料，經過捏合交聯、捏合剝離以及復配的方法所制備而成。該流型調節劑具有化學穩定性好，抗溫、抗鹽、易降解等優點，能夠與無固相水基鉆井液充分配伍，提高無固相鉆井液的低剪切速率粘度值，防止井塌、卡鉆、井漏等鉆井過程中復雜事故的發生。
【專利說明】鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油天然氣鉆井領域，特別是涉及一種鉆井液用流型調節劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]伴隨著水基鉆井液的不斷發展，低固相和無固相鉆井液體系在鉆井中使用的越來越廣泛，此類鉆井液能有效抑制粘土的分散，對于保護油氣層、穩定井壁和鉆井液的性能維護都是十分有利的，因此在該類鉆井液中需要高效的流型調節劑以保證鉆井液的攜砂性能、懸砂性能及降失水性能，這就要求低固相鉆井液體系必須要有優良的流變性能，因此開發一種應用于無固相體系中的新型流型調節劑是十分有必要的。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種綠色安全，耐高溫，具有良好的低剪切速率粘度的有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑。
[0004]本發明的另一個目的是提供一種上述弱凝膠流型調節劑的制備方法。
[0005]為此，本發明的技術方案如下:
[0006]一種鉆井液用 有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑，其特征在于:由按重量份計的下列組分制備而成:
[0007]
羥乙基纖維素 10~20份；
聚陰離子纖維素10~20份；
羧甲基纖維素 10~20份；
[0008]黃原膠10~20份；
羥丙基瓜爾膠 10~20份；
無機蛇紋石棉纖維5~10份；
脂肪酸甲酯 5份；
十水四硼酸鈉 5份；
亞硫酸鈉5份；
水 20份。
[0009]一種權利要求上述鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑的制備方法，包括以下步驟:
[0010](I)按配比將所述十水四硼酸鈉溶于所述水中，制得十水四硼酸鈉水溶液；
[0011](2)按配比將所述黃原膠、羥丙基瓜爾膠投入到捏合機中，邊捏合邊加入已制得的十水四硼酸鈉水溶液，在40-60°C條件下，反應l_2h ；
[0012](3)將得到的物質烘干，粉碎；
[0013](4)按配比將所述蛇紋石棉纖維與脂肪酸甲酯投入到捏合機中，使其充分捏合，反應 l-3h ；
[0014](5)按配比將所述羥乙基纖維素、聚陰離子纖維素、羧甲基纖維素、亞硫酸鈉與步驟(3)、步驟(4)中所得的物質混合均勻，制得鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑。
[0015]在該制備方法中，蛇紋石棉纖維與脂肪酸甲酯投入到捏合機中充分捏合，解決了以往石棉粉塵對人體損傷的問題。
[0016]本發明的鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑主要以有機天然高分子聚合物為原料，通過捏合工藝形成中間體，然后用脂肪酸甲酯將無機蛇紋石棉進行改性，形成超級無塵石棉，最后將兩種半成品與羥乙基纖維素、聚陰離子纖維素、羧甲基纖維素和抗高溫氧化劑復合形成。在懸浮液中部分聚合、部分交聯，形成弱交聯的水溶性合成高分子復合材料，這類流型調節劑易降解、耐高溫，且流變性遠遠超過普通流型調節劑，有效解決了常規鉆井液體系因攜砂能力弱而導致的沉砂卡鉆、井塌、井漏等復雜情況。其本身具有多糖性吸水基團和一些活性基團(-OH、COOH等)，這些基團可以通過分子間作用力形成具有一定強度的結構，起到橋連作用，更有利于網狀結構的形成，提高鉆井液的流變性能和該調節劑自身的抗溫性能。
[0017]該鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑可應用于無固相鉆井液體系、低固相鉆井液體系、氯化鉀鉆井液體系及有機鹽鉆井液體系。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例對本發明的弱凝膠流型調節劑及其制備方法進行詳細說明。[0019]本發明的調節劑以羥乙基纖維素、聚陰離子纖維素、黃原膠、羥丙基瓜爾膠、十水四硼酸鈉、亞硫酸鈉和水為原料，經過捏合和復配的方法所制備而成。以下為本發明的3個具體實施例，在下述實施例中，各物質的份數均為重量份，所用的水為普通生活用水。
[0020]實施例1:
[0021](I)將5份十水四硼酸鈉溶于20份水中，制得十水四硼酸鈉水溶液；
[0022](2)將10份黃原膠，20份羥丙基瓜爾膠投入到捏合機中，邊捏合邊加入步驟(1)制得的十水四硼酸鈉水溶液，在40°C條件下，反應2h ；
[0023](3)將得到的物質烘干，粉碎；
[0024](4)將10份蛇紋石棉纖維與5份脂肪酸甲酯投入到捏合機中，使其充分捏合反應Ih ；
[0025](5)將15份羥乙基纖維素、10份聚陰離子纖維素、20份羧甲基纖維素、5份亞硫酸鈉與步驟(3)、步驟(4)中制得物質混合均勻，得到鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑。
[0026]實施例2:
[0027](I)將5份十水四硼酸鈉溶于20份水中，制得十水四硼酸鈉水溶液；
[0028](2)將20份黃原膠，10份羥丙基瓜爾膠投入到捏合機中，邊捏合邊加入步驟(1)制得的十水四硼酸鈉水 溶液，在50°C條件下，反應2h ；
[0029](3)將得到的物質烘干、粉碎；
[0030](4)將5份蛇紋石棉纖維與5份脂肪酸甲酯投入到捏合機中，使其充分捏合、反應2h ；
[0031](5)將20份羥乙基纖維素、20份聚陰離子纖維素、10份羧甲基纖維素、5份亞硫酸鈉與步驟(3)、步驟(4)中制得的物質混合均勻，得到鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑。
[0032]實施例3:
[0033](I)將5份十水四硼酸鈉溶于20份水中，制得十水四硼酸鈉水溶液；
[0034](2)將20份黃原膠，10份羥丙基瓜爾膠投入到捏合機中，邊捏合邊加入步驟(1)制得的十水四硼酸鈉水溶液，在60°C條件下，反應2h ；
[0035](3)將得到的物質烘干，粉碎；
[0036](4)將10份蛇紋石棉纖維與5份脂肪酸甲酯投入到捏合機中，在50°C條件下使其充分捏合，反應3h ；
[0037](5)將10份羥乙基纖維素、20份聚陰離子纖維素、15份羧甲基纖維素、5份亞硫酸鈉與步驟(3)、步驟(4)中所得的物質混合均勻，得到鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑。
[0038]使用流型調節劑黃原膠作為本發明進行實驗對比的對比例，得到對上述3個實施例制得的鉆井液用弱凝膠流型調節劑的效果評價。
[0039]所采用的產品評價方法如下:
[0040]量取400ml蒸懼水置于衆杯中，首先在11000r/min下邊攪拌邊加入4g流型調節劑，高攪20min，其間中斷兩次，將器壁上的粘附物刮回到漿杯中，再加入16g氯化鈉，高攪IOmin,于室溫下密閉養護4h后將其高速攪拌5min，測定其塑性粘度、動切力、Φ6和Φ3，用低剪切粘度計測定0.3r/min的低剪切速率粘度值(LSRV);然后將其放入滾子加熱爐中，在120°C下恒溫滾動16h，取出冷卻至室溫，再高速攪拌5min，測定其塑性粘度、動切力、Φ6、Φ3和0.3r/min下的低剪切速率粘度值。
[0041]評價結果見表1:
[0042]表1弱凝膠流型調節劑在4%氯化鈉鹽水中的評價實驗
[0043]
【權利要求】
1.一種鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑，其特征在于:由按重量份計的下列組分制備而成:
羥乙基纖維素 10~20份；
聚陰離子纖維素10~20份；
羧甲基纖維素 10~20份；黃原膠10~20份；
羥丙基瓜爾膠 10~20份；
無機蛇紋石棉纖維5~10份；
脂肪酸甲酯 5份；
十水四硼酸鈉 5份；
亞硫酸鈉5份；
水20份。
2.—種權利要求1所述鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按配比將所述十水四硼酸鈉溶于所述水中，制得十水四硼酸鈉水溶液； (2)按配比將所述黃原膠、羥丙基瓜爾膠投入到捏合機中，邊捏合邊加入已制得的十水四硼酸鈉水溶液，在40-60°C條件下，反應1-2h ； (3)將得到的物質烘干，粉碎；(4)按配比將所述蛇紋石棉纖維與脂肪酸甲酯投入到捏合機中，捏合反應l_3h； (5)按配比將所述羥乙基纖維素、聚陰離子纖維素、羧甲基纖維素、亞硫酸鈉與步驟(3)、步驟(4)中所得的物質混合均勻，制得鉆井液用有機-無機復合型弱凝膠流型調節劑。
【文檔編號】C09K8/035GK103980870SQ201410198623
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】黃達全, 王偉忠, 郭劍梅, 張現斌, 張坤, 張向明, 李振杰, 蘇君 申請人:中國石油集團渤海鉆探工程有限公司