本發明創造屬于石油鉆探鉆井液
技術領域：
，尤其是涉及一種環保鉆井液。
背景技術：
：隨著國內環境保護形勢日趨嚴峻，開發出多種新型環保鉆井液體系是鉆井液技術發展的必然趨勢。為了減少鉆井液對環境的污染，上世紀初就產生了環保鉆井液理念，為最大限度減輕鉆井液對環境的不利影響，人們普遍趨向于開發以天然高分子材料為主的環保鉆井液體系。經過不斷的努力，這些年來鉆井液環保工作取得了長足的進步，但由于歷史和技術上的原因，多種在用鉆井液體系仍不同程度地存在著對環境的污染。隨著經濟的發展，油區環境保護的重要性日益突出，以保護人類健康和安全為目的，實施可持續發展戰略的經營理念，已成為國際上各大石油公司關注的潮流和主題。鉆井液污染是鉆井污染源的一個重要組成部分。目前常規的鉆井液體系的處理劑以聚合物大分子包被劑、聚合物中小分子降濾失劑及瀝青類防塌劑、磺化類降濾失劑為主。但這些處理劑大部分原料有毒，同時又因為生產工藝的局限，作為終端產品的處理劑仍含部分有毒物質，如聚合物處理劑中殘余的丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸等單體，瀝青類處理劑中含有較多的稠環芳烴，酚醛樹脂類處理劑中剩留的酚、醛類物質等均有較強的生物毒性，這些物質無疑都會對井場周圍環境、地下水等造成污染。技術實現要素：有鑒于此，本發明創造結合華北地區地層巖性特征，為了更好地發揮環保鉆井液的技術優勢，對多種環保鉆井液處理劑進行了較為廣泛調研和優選實驗，提出一種既滿足淺井、中深井鉆井生產需要，又能有效保護環境的環保鉆井液，以解決現有技術存在的問題。為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：一種環保鉆井液，包括水和以水的質量計的以下組分：2～5％膨潤土漿，0.1～0.3％Na2CO3，0.05～0.2％pH調節劑，0.2～0.35％天然高分子強包被抑制劑，0.5～1.5％天然高分子降濾失劑，1～4％聚合醇，1～4％無熒光白瀝青防塌劑，0.1～0.3％降粘劑，1～4％油層保護暫堵劑和惰性加重劑余量；進一步的，所述pH調節劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。進一步的，所述天然高分子強包被抑制劑的分子式為〔CnH2n-k-2On-k-1(NHxR4-x)k〕ym(OPOH)y，其中R為碳原子數為1～5烷基，n＝3～5，k＝1～3，x＝0～4，m＝12500～25000，y＝2～4。進一步的，所述天然高分子降濾失劑的分子式為〔CnH2n-k-2On-k-1〕y(CONH)x(RSO3Na)z，其中n＝3～5，k＝1～3，y＝1000～5000，x＝200～300，z＝200～300，R為碳原子數為1～5烷基。進一步的，所述聚合醇為RO…(-CH2-CH2-O)n…(-CH2-CH(CH3)-)m-OH和RNH…(-CH2-CH2-O-)n…(-CH2-CH(CH3)-)m-OH中的至少一種，其中200<m、n<500。進一步的，所述無熒光白瀝青防塌劑為〔CnH2n-k+2CO2CmH2m+1OH(NH2ROH)k+CxH2xO2，其中m＝2～500，n＝1～30，x＝1～30，k＝1～9〕。進一步的，所述降粘劑為(CnHmOl)x-(CHCH2SO3M)y，其中＝2～4，n＝1～2，l＝1～2，x＝30～50，y＝20～30，M為Na或K。進一步的，所述油層保護暫堵劑為滿足SY/T5725-1995I型的超細碳酸鈣CaCO3。進一步的，所述環保鉆井液還包括惰性加重劑余量，所述惰性加重劑為BaSO4、CaCO3、Fe2O3、TiO2·Fe2O3中的至少一種。本發明還包括一種所述的環保鉆井液的制備方法，包括如下步驟：1)在攪拌狀態下采用配方量的水和膨潤土配制配方量的膨潤土漿，同時加入配方量的純堿并充分預水化24小時以上；2)在攪拌狀態下加入配方量的酸堿度調節劑，調整pH值大于8；3)在攪拌狀態下依次加入配方量的天然高分子強包被抑制劑、天然高分子降濾失劑、聚合醇、無熒光白瀝青防塌劑、降粘劑、油層保護暫堵劑、惰性加重劑，將上述組分混合攪拌均勻并加重至設計要求，即可得到本發明創造所述的環保鉆井液。相對于現有技術，本發明創造所述的環保鉆井液具有以下優勢：本發明針對冀中地區淺井、中深井地層特點、鉆井施工難點，進行了大量室內試驗，研制的環保鉆井液體系，創新了冀中淺井、中深井井壁穩定鉆井液技術和冀中環保鉆井液技術，創新了冀中地區淺井、中深井環保鉆井液技術，發揮了天然高分子強包被抑制劑、天然高分子降濾失劑、聚合醇、無熒光白瀝青防塌劑、降粘劑、油層保護暫堵劑等多種環保處理劑復合抑制、防塌、潤滑、暫堵的技術優勢，性能優良，易于維護處理，抑制能力強，既滿足淺井、中深井鉆井生產需要，又能有效保護環境。除此以外，該體系鉆井液成本可接受，社會效益和經濟效益可觀，為冀中地區鉆井提速、保護油氣層、井場環保、鉆井質量提高以及鉆井液技術進步奠定了堅實的基礎。具體實施方式除非另外說明，本文中所用的術語均具有本領域技術人員常規理解的含義，為了便于理解本發明，將本文中使用的一些術語進行了下述定義。在說明書和權利要求書中使用的，單數型“一個”和“這個”包括復數參考，除非上下文另有清楚的表述。例如，術語“(一個)細胞”包括復數的細胞，包括其混合物。所有的數字標識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數字標識之前都加上術語“約”。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領域已知的。配方中的天然高分子強包被抑制劑天然高分子強包被抑制劑的分子式為〔CnH2n-k-2On-k-1(NHxR4-x)k〕ym(OPOH)y，其中R為碳原子數為1～5烷基，n＝3～5，k＝1～3，x＝0～4，m＝12500～25000，y＝2～4；通過天然植物膠分子自身間的加長反應，使植物膠分子鏈加長數倍，提高其包被能力；再通過將有抑制性的基團及吸附基團接枝到加長后的植物膠分子鏈上，提高其抑制能力；然后對加長接枝所得產品進行化學處理，提高其抗溫、抗微生物發酵能力，即制得終端產品。其分子量在500萬以上，分子鏈較長，分子鏈上含有較多的可與粘土結合的基團如羥基、有機銨基、磷羥基等，既能抑制鉆屑及粘土顆粒膨脹，又能抑制井壁泥頁巖膨脹，防止井眼縮徑，且其強抑制性對消除鉆頭泥包作用明顯。經過改性的天然高分子強包被劑較易生物降解，有利于環保。其0.8％的水溶液經生物毒性測試儀檢測，其EC50>100000mg/L，說明其無毒且達到可直接排放標準，為環保型鉆井液處理劑。配方中的天然高分子降濾失劑天然高分子強包被抑制劑的分子式為〔CnH2n-k-2On-k-1〕y(CONH)x(RSO3Na)z，其中n＝3～5，k＝1～3，y＝1000～5000，x＝200～300，z＝200～300，R為碳原子數為1～5烷基，其中R為碳原子數為1～5烷基，n＝3～5，k＝1～3，x＝0～4，m＝12500～25000，y＝2～4；是利用改性瓜膠、改性植物膠、改性魔芋膠、改性淀粉等天然材料加工而成的，具有良好地抗溫能力、防發酵能力。經過改性后較易生物降解，有利于環保。其1％的水溶液經生物毒性測試儀檢測，EC50>100000mg/L，說明其無毒且達到可直接排放標準，為環保型鉆井液處理劑。配方中的聚合醇為RO…(-CH2-CH2-O)n…(-CH2-CH(CH3)-)m-OH或RNH…(-CH2-CH2-O-)n…(-CH2-CH(CH3)-)m-OH中的至少一種，其中200<m、n<500；是由起始劑與BO(環氧乙烷)、PO(環氧丙烷)開環聚合而成的非離子表面活性劑。其濁點在30-50度之間，在鉆井液中可始終保持“親油疏水分散于水”的狀態，通過分子鏈中胺基、羥基、烷氧基吸附于鉆屑及粘土顆料表面，抑制其水化分散與膨脹，可通過氫鍵吸附在井壁表面，抑制微裂縫的產生，穩定井壁；通過烷氧基、氧金屬鍵在鉆具表面形成極壓潤滑膜，起到潤滑、降摩阻及扭矩的作用；可吸附于鉆井液中的膠體顆粒表面，使膠體顆粒為電中性，從而保持較好的護膠穩定性；可吸附于油氣層孔道表面及油水界面，降低界面張力，減少水鎖，保護油氣層效果好；抗污染能力強；無熒光，不干擾地質錄井。聚合醇較易降解，有利于環保。5％的聚合醇水溶液經生物毒性測試儀檢測，EC50>70000mg/L，說明其無毒且達到可直接排放標準，為環保型鉆井液處理劑。配方中的無熒光白瀝青防塌劑〔CnH2n-k+2CO2CmH2m+1OH(NH2ROH)k+CxH2xO2，其中m＝2～500，n＝1～30，x＝1～30，k＝1～9〕：是由油溶性的多元脂肪醇樹脂改性而成，既含有油溶性組份CxH2xO2，又含有水溶性組份-CO-O-R(NH2ROH)x，無熒光，能與水、土乳化形成可壓縮泥餅，起到防塌、潤滑和降低高溫高壓失水的作用，其油溶性組份在溫度作用下產生塑形變形，封堵頁巖微裂縫，可實現屏蔽暫堵，起到保護油氣層和降失水作用。無熒光白瀝青防塌劑可降解，有利于環保，其3％的水溶液經生物毒性測試儀檢測，EC50>30000mg/L，說明其無毒且達到可直接排放標準，為環保型鉆井液處理劑。配方中的降粘劑為(CnHmOl)x-(CHCH2SO3M)y，其中m＝2～4，n＝1～2，l＝1～2，x＝30～50，y＝20～30，M為Na或K：是由天然小分子物質與乙烯磺酸鹽共聚得到的產物，主要含有-CHCHSO3-、RO-等官能團，具有較強的吸附能力，水溶性強，具有較強的抗鹽、降粘能力。配方中的油層保護暫堵劑超細碳酸鈣：主要成分為CaCO3，微溶于水，對微小空隙具有優良的封堵防滲漏作用，還具有潤滑作用，能保護井壁和鉆具；在油氣層段可以起到屏蔽暫堵作用，酸溶后解堵，對油氣層有優良的保護作用。配方中的惰性加重劑可提高鉆井液密度，平衡地層壓力，在井淺時可不加或少加，井深時根據實際需求增加或變換組分添加。配制時，在淡水中按照配方以一定的攪拌速度依次加入相應組份，即得到本發明的鉆井液。下面結合實施例來詳細說明本發明創造。實施例1水+4.5％土+0.27％Na2CO3+0.05％NaOH+0.27％高分子強包被抑制劑+0.9％天然高分子降濾失劑+3.6％聚合醇+1.8％無熒光白瀝青防塌劑+0.27％降粘劑+1.8％超細CaCO3實施例2水+5％土+0.3％Na2CO3+0.15％NaOH+0.3％高分子強包被抑制劑+1％天然高分子降濾失劑+3％聚合醇+2％無熒光白瀝青防塌劑+0.3％降粘劑+2％超細CaCO3+BaSO4表1：實施例1和2在130℃下熱滾16h后性能測試性能參數實施例1實施例2密度(g/cm3)1.071.38粘度(S)6657API(ml)21HTHP(130℃)11.2/24/2PH8.510MBT(g/L)22.8825.74AV(mPa.s)3744PV(mPa.s)2937YP(Pa)87Gel(10′/10″)1/21.5/2.5YP/PV0.280.1945′摩阻系數0.0500.105130℃，16h回收率79.890.6分析以上實施例可見，該環保鉆井液具有優良的頁巖抑制性、較低的失水、較強的懸浮攜帶能力和潤滑能力，抗溫能力強，沉降穩定性好，密度可實施范圍較廣。以上所述僅為本發明創造的較佳實施例而已，并不用以限制本發明創造，凡在本發明創造的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明創造的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3