一種快溶低粘度型鑽井液用包被劑的製備方法與流程
2023-06-12 12:33:11
本發明涉及一種快溶低粘度型鑽井液用包被劑的製備方法，屬於包被劑製備技術領域。
背景技術：
隨著鑽井技術的不斷發展，鹽水鑽井液體系較淡水鑽井液體系具有更強的抑制性，能夠更好地抑制粘土水化，保護井壁穩定，能夠更好地實現鑽井安全及油氣層保護。包被劑作為鹽水體系中重要組成部分，其抗鹽能力、鹽水中粘土吸附能力及包被抑制粘土水化能力能夠很大程度上決定鹽水鑽井液的好壞。包被劑作為水基鑽井液的一個重要組成部分已經得到了廣泛應用，其作用是在頁巖和鑽屑表面形成保護膜，包被並抑制鑽屑水化分散，避免鑽屑膨脹增稠，防止相互粘結而增加過篩阻力。
目前，常用油田鑽井液體系使用的聚丙烯醯胺包被劑分子量較高，分子量為600～1400萬，此類包被劑具有包被鑽屑，防止鑽屑水化分散的能力，但高分子量的包被劑在使用時造成體系粘度升高，並容易出現過度絮凝的現象，造成泥漿濾失量增大，泥漿穩定性不足；且由於分子量大，顆粒或粉末狀包被劑溶解時容易相互結成難以溶解的團塊，完全溶解耗時長，速度慢，嚴重影響施工進度。同時，頁巖、鑽屑以及粘土表面存在大量矽羥基，一般聚丙烯醯胺類包被劑分子結構中缺少能與之產生相互作用的基團，包被抑制效果有待進一步加強。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對傳統的包被劑粘度過高，易造成絮凝的現象，且完全溶解耗時長，速度慢，影響施工進度的問題，提供了一種通過提取青芋凝膠，經三甲胺溶液與氫氧化鈉複合陽離子改性，乾燥固化並負載至微囊藻顆粒中，通過微囊藻顆粒在水中優異的分散性，崩解後快速溶解分散，陽離子改性的青芋凝膠包覆至鑽屑表面，形成有效包覆的方法。本發明首先將新鮮微囊藻除雜、乾燥和碾磨，得到微囊藻粉末，再利用無水乙醇提取去皮青芋，收集得青芋提取粉末，再將其青芋提取粉末與水混合併超聲分散後，與三甲胺溶液、氫氧化鈉溶液混合，在冰水浴條件下反應，製備得改性粉末，最後將微囊藻粉末與改性粉末等物質進行混合球磨即可。本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑在使用過程中具有低粘度的特性，不易出現絮凝的現象，且完全溶解耗時短，速度快，加快了施工進度，具有廣闊的應用前景。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
（1）選取新鮮微囊藻，按質量比1:5，將其與去離子水攪拌混合，在4500～5000r/min下離心分離並收集上層微囊藻，在85～90℃下乾燥3～5h後，將乾燥微囊藻置於球磨罐中，在350～400r/min下碾磨2～3h，隨後過200目篩，製備得微囊藻粉末，備用；
（2）按質量比1:10，將去皮青芋與去離子水攪拌混合併置於85～90℃下水浴加熱2～3h，隨後靜置冷卻至室溫，收集混合液並置於均質機中，均質處理25～30min後，過濾並收集濾液，按體積比1:1，將濾液與無水乙醇攪拌混合，在室溫下陳化3～5h後，過濾並收集濾餅，真空冷凍乾燥並碾磨，製備得青芋提取粉末；
（3）按質量比1:10，將上述製備的青芋提取粉末與去離子水攪拌混合併置於三角燒瓶中，在200～300W下超聲分散10～15min後，收集得混合分散液，隨後按重量份數計，分別稱量45～50份混合分散液、20～25份0.5mol/L三甲胺溶液和5～10份1mol/L氫氧化鈉溶液置於三口燒瓶中，在0～5℃下冰水浴反應3～5h後，過濾並收集濾餅，用乙酸乙酯洗滌濾餅3～5次後，真空冷凍乾燥並碾磨過100目篩，製備得改性粉末；
（4）按重量份數計，分別稱量45～50份步驟（1）製備的微囊藻粉末、10～15份上述製備的改性粉末、1～2份硫酸銨和2～3份十二烷基硫酸鈉置於球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，隨後過120目篩並置於75～80℃下乾燥6～8h，靜置冷卻至室溫，即可製備得一種快溶低粘度型鑽井液用包被劑。
本發明的應用方法：將本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑添加至鑽井液中，控制添加的量為鑽井液質量的0.2～0.7%，並對其進行攪拌混合均勻，得到混合鑽井液，並按常規注入方法，將混合鑽井液注入井中即可。經檢測，本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑表觀粘度為25～29mPa·s，塑性粘度為21～25mPa·s，溶解耗時短，只需3～5min即可完全溶解，且使用後鑽屑滾動回收率達到89%以上。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑在使用過程中具有低粘度的特性，不易出現絮凝的現象，表觀粘度為25～29mPa·s，塑性粘度為21～25mPa·s；
（2）本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑溶解速率快，只需3～5min即可完全溶解，加快了施工進度，具有廣闊的應用前景。
具體實施方式
首先選取新鮮微囊藻，按質量比1:5，將其與去離子水攪拌混合，在4500～5000r/min下離心分離並收集上層微囊藻，在85～90℃下乾燥3～5h後，將乾燥微囊藻置於球磨罐中，在350～400r/min下碾磨2～3h，隨後過200目篩，製備得微囊藻粉末，備用；按質量比1:10，將去皮青芋與去離子水攪拌混合併置於85～90℃下水浴加熱2～3h，隨後靜置冷卻至室溫，收集混合液並置於均質機中，均質處理25～30min後，過濾並收集濾液，按體積比1:1，將濾液與無水乙醇攪拌混合，在室溫下陳化3～5h後，過濾並收集濾餅，真空冷凍乾燥並碾磨，製備得青芋提取粉末；再按質量比1:10，將上述製備的青芋提取粉末與去離子水攪拌混合併置於三角燒瓶中，在200～300W下超聲分散10～15min後，收集得混合分散液，隨後按重量份數計，分別稱量45～50份混合分散液、20～25份0.5mol/L三甲胺溶液和5～10份1mol/L氫氧化鈉溶液置於三口燒瓶中，在0～5℃下冰水浴反應3～5h後，過濾並收集濾餅，用乙酸乙酯洗滌濾餅3～5次後，真空冷凍乾燥並碾磨過100目篩，製備得改性粉末；最後按重量份數計，分別稱量45～50份製備的微囊藻粉末、10～15份上述製備的改性粉末、1～2份硫酸銨和2～3份十二烷基硫酸鈉置於球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，隨後過120目篩並置於75～80℃下乾燥6～8h，靜置冷卻至室溫，即可製備得一種快溶低粘度型鑽井液用包被劑。
實例1
首先選取新鮮微囊藻，按質量比1:5，將其與去離子水攪拌混合，在5000r/min下離心分離並收集上層微囊藻，在90℃下乾燥5h後，將乾燥微囊藻置於球磨罐中，在400r/min下碾磨3h，隨後過200目篩，製備得微囊藻粉末，備用；按質量比1:10，將去皮青芋與去離子水攪拌混合併置於90℃下水浴加熱3h，隨後靜置冷卻至室溫，收集混合液並置於均質機中，均質處理30min後，過濾並收集濾液，按體積比1:1，將濾液與無水乙醇攪拌混合，在室溫下陳化5h後，過濾並收集濾餅，真空冷凍乾燥並碾磨，製備得青芋提取粉末；再按質量比1:10，將上述製備的青芋提取粉末與去離子水攪拌混合併置於三角燒瓶中，在300W下超聲分散15min後，收集得混合分散液，隨後按重量份數計，分別稱量50份混合分散液、25份0.5mol/L三甲胺溶液和10份1mol/L氫氧化鈉溶液置於三口燒瓶中，在5℃下冰水浴反應5h後，過濾並收集濾餅，用乙酸乙酯洗滌濾餅5次後，真空冷凍乾燥並碾磨過100目篩，製備得改性粉末；最後按重量份數計，分別稱量50份製備的微囊藻粉末、15份上述製備的改性粉末、2份硫酸銨和3份十二烷基硫酸鈉置於球磨罐中，在300r/min下球磨5h，隨後過120目篩並置於80℃下乾燥8h，靜置冷卻至室溫，即可製備得一種快溶低粘度型鑽井液用包被劑。
將本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑添加至鑽井液中，控制添加的量為鑽井液質量的0.7%，並對其進行攪拌混合均勻，得到混合鑽井液，並按常規注入方法，將混合鑽井液注入井中即可。經檢測，本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑表觀粘度為29mPa·s，塑性粘度為25mPa·s，溶解耗時短，只需5min即可完全溶解，且使用後鑽屑滾動回收率達到90%。
實例2
首先選取新鮮微囊藻，按質量比1:5，將其與去離子水攪拌混合，在4500r/min下離心分離並收集上層微囊藻，在85℃下乾燥3h後，將乾燥微囊藻置於球磨罐中，在350r/min下碾磨2h，隨後過200目篩，製備得微囊藻粉末，備用；按質量比1:10，將去皮青芋與去離子水攪拌混合併置於85℃下水浴加熱2h，隨後靜置冷卻至室溫，收集混合液並置於均質機中，均質處理27min後，過濾並收集濾液，按體積比1:1，將濾液與無水乙醇攪拌混合，在室溫下陳化4h後，過濾並收集濾餅，真空冷凍乾燥並碾磨，製備得青芋提取粉末；再按質量比1:10，將上述製備的青芋提取粉末與去離子水攪拌混合併置於三角燒瓶中，在200W下超聲分散10min後，收集得混合分散液，隨後按重量份數計，分別稱量45份混合分散液、20份0.5mol/L三甲胺溶液和5份1mol/L氫氧化鈉溶液置於三口燒瓶中，在0℃下冰水浴反應3h後，過濾並收集濾餅，用乙酸乙酯洗滌濾餅3次後，真空冷凍乾燥並碾磨過100目篩，製備得改性粉末；最後按重量份數計，分別稱量45份製備的微囊藻粉末、10份上述製備的改性粉末、1份硫酸銨和2份十二烷基硫酸鈉置於球磨罐中，在250r/min下球磨3h，隨後過120目篩並置於75℃下乾燥6h，靜置冷卻至室溫，即可製備得一種快溶低粘度型鑽井液用包被劑。
將本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑添加至鑽井液中，控制添加的量為鑽井液質量的0.2%，並對其進行攪拌混合均勻，得到混合鑽井液，並按常規注入方法，將混合鑽井液注入井中即可。經檢測，本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑表觀粘度為25mPa·s，塑性粘度為21mPa·s，溶解耗時短，只需3min即可完全溶解，且使用後鑽屑滾動回收率達到92%。
實例3
首先選取新鮮微囊藻，按質量比1:5，將其與去離子水攪拌混合，在4700r/min下離心分離並收集上層微囊藻，在87℃下乾燥4h後，將乾燥微囊藻置於球磨罐中，在370r/min下碾磨2h，隨後過200目篩，製備得微囊藻粉末，備用；按質量比1:10，將去皮青芋與去離子水攪拌混合併置於87℃下水浴加熱2h，隨後靜置冷卻至室溫，收集混合液並置於均質機中，均質處理27min後，過濾並收集濾液，按體積比1:1，將濾液與無水乙醇攪拌混合，在室溫下陳化4h後，過濾並收集濾餅，真空冷凍乾燥並碾磨，製備得青芋提取粉末；再按質量比1:10，將上述製備的青芋提取粉末與去離子水攪拌混合併置於三角燒瓶中，在250W下超聲分散12min後，收集得混合分散液，隨後按重量份數計，分別稱量47份混合分散液、22份0.5mol/L三甲胺溶液和7份1mol/L氫氧化鈉溶液置於三口燒瓶中，在3℃下冰水浴反應4h後，過濾並收集濾餅，用乙酸乙酯洗滌濾餅4次後，真空冷凍乾燥並碾磨過100目篩，製備得改性粉末；最後按重量份數計，分別稱量47份製備的微囊藻粉末、12份上述製備的改性粉末、1份硫酸銨和2份十二烷基硫酸鈉置於球磨罐中，在270r/min下球磨4h，隨後過120目篩並置於77℃下乾燥7h，靜置冷卻至室溫，即可製備得一種快溶低粘度型鑽井液用包被劑。
將本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑添加至鑽井液中，控制添加的量為鑽井液質量的0.5%，並對其進行攪拌混合均勻，得到混合鑽井液，並按常規注入方法，將混合鑽井液注入井中即可。經檢測，本發明製備的快溶低粘度型鑽井液用包被劑表觀粘度為26mPa·s，塑性粘度為24mPa·s，溶解耗時短，只需4min即可完全溶解，且使用後鑽屑滾動回收率達到91%。