專利名稱：一種生物柴油鉆井液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油田化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種以生物柴油為基礎(chǔ)的安全、易降解的鉆井液及其制備方法。
背景技術(shù)：
鉆井液是鉆探過程中使用的循環(huán)介質(zhì)。鉆井液在鉆井過程中主要完成懸浮、壓力控制、巖層穩(wěn)定性、浮力、潤滑和冷卻的任務(wù)。鉆井液具有清潔井底、攜帶巖屑；冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱；平衡井壁巖石側(cè)壓力、封閉和穩(wěn)定井壁；平衡地層壓力；降低巖屑沉降速度；在地面能沉除砂子和巖屑；有效傳遞水力功率；承受鉆桿和套管的部分重力；提供所鉆地層的大量資料；通過水力破碎巖石等重要作用。鉆井液按分散介質(zhì)(連續(xù)相)可分為油基鉆井液、水基鉆井液、氣體型鉆井流體等。 前兩者為目前實際應(yīng)用中常用的鉆井液。鉆井液主要由液相、固相和化學(xué)處理劑組成。液相可以是水(淡水、鹽水)、油(原油、柴油)或乳狀液(混油乳狀液和反相乳狀液);固相包括有用固相(膨潤土、加重材料)和無用固相(巖石);化學(xué)處理劑包括無機(jī)、有機(jī)及高分子化合物。油基鉆井液是以油(主要是柴油或原油)為分散介質(zhì)，以加重劑、各種化學(xué)處理劑及水等為分散相的溶膠懸浮混合體系。中國專利CN102040973A、CN1506435A均公開了一種油基鉆井液。油基鉆井液具有潤滑性能優(yōu)良、抑制性強(qiáng)、井壁穩(wěn)定性好和抗溫性能好等優(yōu)點；但是由于其是以柴油或原油為分散介質(zhì)，難以降解，會污染環(huán)境；另一方面，由于油的燃點較低，高溫易燃燒的特點，以及遇水狀況下不能互溶的缺點，更有可能存在安全隱患； 且配制成本較高。水基鉆井液是以水作為分散介質(zhì)、以粘土 (膨潤土)、加重劑及各種化學(xué)處理劑為分散相的溶膠懸浮體混合體系。中國專利CN10206382A和CN101501159A均公開了一種水基鉆井液。水基鉆井液具有來源豐富、成本較低、污染低等優(yōu)點，但是受限于作為載體的水的粘度較低、成膜性較差、承載能力低，使得水基鉆井液始終難以突破潤滑性不足、抗壓性能差的瓶頸，必須依靠外加潤滑劑增大其潤滑性能。而且鑒于油水難于混溶的性質(zhì)，也只能加入水基的潤滑劑使用，這也進(jìn)一步限制了水基鉆井液的性能及使用。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中鉆井液難以同時滿足低污染、 耐高溫、高潤滑性能的困難，進(jìn)而提供一種環(huán)保易降解、耐高溫且性能較好的鉆井液。本發(fā)明還提供一種能遇水實現(xiàn)完全互溶的、潤滑性能好的油基鉆井液。本發(fā)明還提供了上述生物柴油鉆井液的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種生物柴油用于制備鉆井液的應(yīng)用。本發(fā)明還公開了一種鉆井液，所述鉆井液包括如下組分 生物柴油；
有機(jī)土 每IOOmL生物柴油添加所述有機(jī)土 3-10g ；有機(jī)褐煤每IOOmL生物柴油添加所述有機(jī)褐煤l_15g ； 浙青每IOOmL生物柴油添加所述浙青3-10g。所述鉆井液還包括如下組分
乳化劑每IOOmL生物柴油添加所述乳化劑l_5g。所述鉆井液還包括如下組分
潤濕劑每IOOmL生物柴油添加所述潤濕劑l_5g。所述鉆井液包括如下組分 生物柴油；
有機(jī)土 每IOOmL生物柴油添加所述有機(jī)土 3-5g ； 有機(jī)褐煤每IOOmL生物柴油添加所述有機(jī)褐煤3-10g ； 浙青每IOOmL生物柴油添加所述浙青4-8g。所述鉆井液還包括如下組分
乳化劑每IOOmL生物柴油添加所述乳化劑2-3g。所述鉆井液還包括如下組分
潤濕劑每IOOmL生物柴油添加所述潤濕劑2-3g。所述有機(jī)土為季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土。所述有機(jī)褐煤為長鏈烷基胺改性的褐煤。所述所述生物柴油為以高級脂肪酸甲酯為主要成分的生物柴油。所述所述有機(jī)土為季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土。所述所述有機(jī)褐煤為長鏈烷基胺改性的褐煤。所述所述浙青為浙青粉。所述乳化劑選擇鉆井液制備領(lǐng)域中常用的表面活性劑即可，例如烷基苯磺酸鈉、 甘油或多元醇脂肪酸酯類表面活性劑等。所述潤濕劑選擇鉆井液制備領(lǐng)域中常用的表面活性劑即可，例如常見的吐溫產(chǎn)品，多元醇類表面活性劑等。本發(fā)明所述的生物柴油鉆井液的制備方法為分別按照選定的重量份數(shù)稱取有機(jī)土，有機(jī)褐煤，浙青和其他添加劑加入生物柴油中，攪拌均勻，即得。其中各種添加劑的加入順序沒有嚴(yán)格限制。生物柴油(biodiesel fuel)是生物質(zhì)能的一種形式，它是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，是優(yōu)質(zhì)的燃料代用品。生物柴油其主要成份為通過動植物油脂轉(zhuǎn)化而來的高級脂肪酸低碳烷基酯的混合物，比如高級脂肪酸甲酯。常見生物柴油是指動植物油與甲醇進(jìn)行酯交換生成的脂肪酸甲酯，是一種潔凈的生物燃料，也稱之為“再生燃油”。目前，國際上對生物柴油的開發(fā)形勢看好，而制造生物柴油的途徑主要有三條一是利用食用油生產(chǎn)生物柴油；二是利用甘蔗渣發(fā)酵生產(chǎn)柴油 ’三是利用“工程微藻”生產(chǎn)柴油。本發(fā)明說明書中所述《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》為中國國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布，編號 GB/T 16782-1997，發(fā)布日期為 1997-05-08。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明以生物柴油代替原油、柴油，用以研制生物柴油鉆井液體系，除了能滿足常規(guī)的油基鉆井液的潤滑性能優(yōu)良、抑制性強(qiáng)、井壁穩(wěn)定性好和抗溫性能好的要求外，并且所述鉆井液硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低；并且所述鉆進(jìn)液中不含對環(huán)境造成污染的芳香族烷烴，不僅其對環(huán)境的損害很低而且很容易發(fā)生生物降解，因此具有優(yōu)良的環(huán)保特性；
2、所述生物柴油鉆井液本身具有很好的潤滑性能，無需額外添加潤滑劑即可滿足鉆井液對潤滑性能的要求；
3、由于所述鉆井液中的油性成分-生物柴油本身即可與水實現(xiàn)任意比例的互溶，因此所述生物柴油鉆井液本身即可與鉆井過程中出現(xiàn)的水層實現(xiàn)互溶，同時添加的乳化劑，更有助于突發(fā)遇水狀況下立即與水實現(xiàn)互溶，保證了整個體系的穩(wěn)定性；
3、所述生物柴油鉆井液具有高溫穩(wěn)定性，因此在運(yùn)輸、儲存、使用方面的安全系數(shù)較
尚；
4、鑒于現(xiàn)今生物柴油燃料領(lǐng)域的大力發(fā)展，使得生物柴油具有成本較低，原料來源廣泛等優(yōu)點，可大幅度的降低生物柴油鉆井液的成本，因而具有很大的應(yīng)用潛力；
5、所述生物柴油鉆井液的抗污染(巖屑、鈣離子)性能優(yōu)良，具有使用安全的優(yōu)點；
6、使用為季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土起到了增稠劑的作用，使得其具有較強(qiáng)的親油性，更加適合于油基鉆井液體系的分散。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。各實施例中的百分比如無特別指出，均為重量百分比，所用的原料均為鉆井現(xiàn)場常用商品。1.生物柴油山東華陽油業(yè)有限公司；
2.有機(jī)土河南富邦科技公司；
3.有機(jī)褐煤山東得順源石油科技有限公司；
4.浙青定西市通靈助劑制造有限公司；
5.CaSO4 · 2H20 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。實施例1
取IOOmL生物柴油，加入3g季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土，4g浙青FF_2，IOg有機(jī)褐煤WGF，高速攪拌15分鐘，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定得到的混合物的API濾失量為8mL，表觀粘度為25. 5mPas，塑性粘度為19mPas，動切力為 6. 5Pa。說明本發(fā)明所述鉆井液濾失和流變性能良好。實施例2
取IOOmL生物柴油，加入6g有機(jī)土，8g浙青FF_2，3g有機(jī)褐煤WGF，及3g潤濕劑吐溫 80高速攪拌15分鐘，得到本發(fā)明所述生物柴油鉆井液。將所配置的鉆井液180°C老化1 后，靜置4 鉆井液沒有發(fā)生分層，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定API濾失量為12mL，表觀粘度為40mPas，塑性粘度為35mPas，動切力為5Pa。說明本發(fā)明所述鉆井液具有良好的高溫穩(wěn)定性，可應(yīng)用在溫度較高的地層。實施例3 取IOOmL生物柴油，加入5g有機(jī)膨潤土，7g浙青FF_2，7g長鏈烷基胺改性的褐煤及2g 乳化劑甘油，再加入IOg鈉膨潤土測試所得鉆井液的抗巖屑能力，高速攪拌15分鐘后得到所需的生物柴油鉆井液。并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定其API濾失量為8mL，表觀粘度為34mPas，塑形粘度為^mPas,動切力為8Pa。
說明本發(fā)明所述鉆井液的抗巖屑污染的能力優(yōu)良，具有較大的巖屑(粘土)容量， 在實際應(yīng)用中不會因為土侵而帶來其他問題。
實施例4 取IOOmL脂肪酸甲酯生物柴油，加入5g季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土，6g浙青 FF-2，7g有機(jī)褐煤WGF，再加入5g CaSO4. 2H20測定其抗污染性能，高速攪拌15分鐘后，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定所得混合物的API濾失量為 10mL，表觀粘度為32. 5mPas，塑性粘度為30mPas，動切力為2. 5Pa。
說明在有大量鈣離子存在的情況下，本發(fā)明所述的鉆井液性能變化不大，該發(fā)明具有優(yōu)良的抗該污染性能。
實施例5 取IOOmL生物柴油，加入5g季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土，3g浙青FF-2，IOg有機(jī)褐煤WGF，5g潤濕劑磺化油，高速攪拌15分鐘，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定所得鉆井液的API濾失量為10mL，表觀粘度為16. 5mPas，塑性粘度為 15mPas，動切力為6 Pa。
說明本發(fā)明所述鉆井液濾失和流變性能良好。
實施例6:取IOOmL生物柴油，加入8g季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土，IOg浙青FF_2，IOg有機(jī)褐煤WGF，高速攪拌15分鐘，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定所得鉆井液的API濾失量為6mL，表觀粘度為30mPas，塑性粘度為27mPas，動切力為10 Pa。
說明本發(fā)明所述鉆井液濾失和流變性能良好。
實施例7 取IOOmL生物柴油，加入IOg季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土，4g浙青FF-2，3g有機(jī)褐煤WGF，Ig乳化劑0P-10，高速攪拌15分鐘，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定所得鉆井液的API濾失量為15mL，表觀粘度為19mPas，塑性粘度為 17mPas，動切力為4 Pa。
說明本發(fā)明所述鉆井液濾失和流變性能良好。
實施例8 取IOOmL生物柴油，加入8g季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土，4g浙青FF_2，Ig有機(jī)褐煤WGF，高速攪拌20分鐘，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定所得鉆井液的API濾失量為6. 5mL，表觀粘度為32mPas，塑性粘度為27mPas，動切力為13 Pa。
說明本發(fā)明所述鉆井液濾失和流變性能良好。
實施例9 取IOOmL生物柴油，加入9g季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土，3g浙青FF-2，15g有機(jī)褐煤WGF，3g乳化劑0P-10及Ig潤濕劑，高速攪拌15分鐘，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定所得鉆井液的API濾失量為5. 5mL，表觀粘度為45mPas，塑性粘度為30mPas，動切力為17 Pa。
說明本發(fā)明所述鉆井液濾失和流變性能良好。
實施例10 取IOOmL生物柴油，加入6g季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土，IOg浙青FF_2，12g有機(jī)褐煤WGF，5g乳化劑0P-10及2g潤濕劑丙二醇高速攪拌10分鐘，并根據(jù)《油基鉆井液現(xiàn)場測試程序》中公布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定所得鉆井液的API濾失量為12mL，表觀粘度為 16mPas，塑性粘度為14mPas，動切力為3 Pa。
說明本發(fā)明所述鉆井液濾失和流變性能良好。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種生物柴油用于制備鉆井液的應(yīng)用。
2.一種鉆井液，其特征在于，所述鉆井液包括如下組分 生物柴油；有機(jī)土 每IOOmL生物柴油添加所述有機(jī)土 3-10g ； 有機(jī)褐煤每IOOmL生物柴油添加所述有機(jī)褐煤l_15g ； 浙青每IOOmL生物柴油添加所述浙青3-10g。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆井液，其特征在于，所述鉆井液還包括如下組分 乳化劑每IOOmL生物柴油添加所述乳化劑l_5g。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鉆井液，其特征在于，所述鉆井液還包括如下組分 潤濕劑每IOOmL生物柴油添加所述潤濕劑l_5g。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆井液，其特征在于，所述鉆井液包括如下組分 生物柴油；有機(jī)土 每IOOmL生物柴油添加所述有機(jī)土 3-5g ； 有機(jī)褐煤每IOOmL生物柴油添加所述有機(jī)褐煤3-10g ； 浙青每IOOmL生物柴油添加所述浙青4-8g。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井液，其特征在于，所述鉆井液還包括如下組分 乳化劑每IOOmL生物柴油添加所述乳化劑2-3g。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的鉆井液，其特征在于，所述鉆井液還包括如下組分 潤濕劑每IOOmL生物柴油添加所述潤濕劑2-3g。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7任一所述的鉆井液，其特征在于 所述生物柴油為以高級脂肪酸甲酯為主要成分的生物柴油。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-7任一所述的鉆井液，其特征在于 所述有機(jī)土為季銨鹽型表面活性劑改性的蒙脫土。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-7任一所述的鉆井液，其特征在于 所述有機(jī)褐煤為長鏈烷基胺改性的褐煤。
11.根據(jù)權(quán)利要求2-7任一所述的鉆井液，其特征在于 所述浙青為浙青粉。
12.—種制備權(quán)利要求2-11任一所述的鉆井液的方法，其特征在于按照選定的重量份數(shù)將有機(jī)土，有機(jī)褐煤，浙青加入所述生物柴油中，攪拌均勻，即得。
全文摘要
本發(fā)明屬于油田化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種以生物柴油為基礎(chǔ)的安全、易降解的鉆井液及其制備方法。所述生物柴油鉆井液，包括生物柴油以及每100mL生物柴油添加有機(jī)土3-10g、有機(jī)褐煤1-15g、瀝青3-10g。本發(fā)明以生物柴油代替原油、柴油，用以研制生物柴油鉆井液體系，除了能滿足常規(guī)的油基鉆井液的潤滑性能優(yōu)良、抑制性強(qiáng)、井壁穩(wěn)定性好和抗溫性能好的要求外，并且所述鉆井液硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低；并且所述鉆進(jìn)液中不含對環(huán)境會造成污染的芳香族烷烴，不僅其對環(huán)境的損害很低而且很容易發(fā)生生物降解，因此具有優(yōu)良的環(huán)保特性。
文檔編號C09K8/20GK102504772SQ201110301489
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者商紅巖, 孫明波, 徐銘捷, 林殷平 申請人:中國石油大學(xué)(華東), 山東華陽油業(yè)有限公司