專利名稱：利用糠醛渣、木糖渣制備鉆井液用非滲透降濾失劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于油氣田的化學(xué)助劑領(lǐng)域，同時(shí)涉及農(nóng)林化工下腳料的利用領(lǐng)域。具體涉及一種利用農(nóng)林化工下腳料制備用于配制超低滲透鉆井液的非滲透降濾失劑的方法。
背景技術(shù)：
在油氣井鉆井過(guò)程中，為了維持井壁的穩(wěn)定性、防止井壁坍塌并使井眼尺寸盡可能地規(guī)則均勻，要求盡可能防止鉆井夜向地層滲透濾失甚至漏失；阻止鉆井液向儲(chǔ)層地層漏失和濾失則是保護(hù)儲(chǔ)層的基本要求。因此，防塌、防漏和保護(hù)儲(chǔ)層這些工程目標(biāo)中具有一個(gè)共同的任務(wù)必須采取一切技術(shù)手段阻止井筒流體進(jìn)入井壁或者地層。目前，在正壓差條件下的裸眼井段鉆進(jìn)中，對(duì)于孔隙率高、滲透率高的地層，阻止井筒流體進(jìn)入井壁或者地層的技術(shù)方法主要是封堵法。降濾失劑又叫降失水劑，是在鉆井技術(shù)領(lǐng)域使用至少60年了的術(shù)語(yǔ)，為了避免術(shù)語(yǔ)的混淆這里稱之為傳統(tǒng)降濾失劑。傳統(tǒng)降濾失劑一般用于鉆進(jìn)低孔隙率和滲透率的地層，其性能的檢測(cè)以濾紙為過(guò)濾介質(zhì)；濾紙的的孔道直徑范圍較窄，多數(shù)在O. 5-5微米的范圍。非滲透降濾失劑也可稱為無(wú)滲透降濾失劑，是近十幾年才出現(xiàn)的術(shù)語(yǔ)，非滲透降濾失劑一般用于鉆進(jìn)高孔隙率和高滲透率的地層，其性能的檢測(cè)以砂床為過(guò)濾介質(zhì)；砂床的孔道直徑范圍很寬，多數(shù)在10-200微米的范圍。所以砂床的封堵需要使用一部分粒徑在數(shù)十微米以上的粒狀材料，而濾紙的封堵僅需要使用一部分粒徑在I微米左右的粒狀材料；鉆井液內(nèi)的粘土粒子就適合于封堵濾紙孔道。加有非滲透降濾失劑的膨潤(rùn)土懸浮液，能在砂床孔道淺部形成致密封堵層，以至于懸浮液的水分難以滲過(guò)該封堵層；而加有傳統(tǒng)降濾失劑的膨潤(rùn)土懸浮液不能在砂床孔道淺部形成致密封堵層，以至于其懸浮液水分進(jìn)入砂床孔道深部或者通過(guò)孔道滲漏出來(lái)。封堵地層孔隙、裂縫的技術(shù)最常依循的原理包括三種作用的疊加第一種作用是剛性顆粒(如粘土、碳酸鈣、重晶石等)在孔隙、裂縫的入口附近相互擁擠形成尺寸顯著小于地層孔隙、裂縫尺寸的小孔隙；柔性顆粒在壓差推動(dòng)下擠入并停留在這些小孔隙內(nèi)，使孔隙尺寸進(jìn)一步縮??；尺寸顯著小于柔性顆粒的水溶性高分子填充于相鄰柔性顆粒之間、柔性顆粒與剛性顆粒之間的微小間隙內(nèi)。這三種作用疊加就可以在孔隙、裂縫的入口附近形成致密的超低滲透的封堵層。申請(qǐng)?zhí)枮?00710014322. I的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N鉆井用非滲透降濾失劑將木質(zhì)纖維素粉碎至O. 074mm(可稱為超細(xì)木質(zhì)纖維)，然后與硅微粉、聚氨酯粉按一定質(zhì)量比混合均勻即得到石油鉆井用非滲透降濾失劑。其中超細(xì)木質(zhì)纖維與聚氨酯粉屬于有變形變軟性能的封堵粒子。 西南石油大學(xué)謝彬強(qiáng)的碩士學(xué)文論文“超低滲透鉆井液的研究”(2006年4月)合成出了具有雙親結(jié)構(gòu)的三元共聚物AM/DMAAC/AANa (簡(jiǎn)稱XG)，作為有變形變軟性能的封堵粒子。
由上述兩篇文獻(xiàn)代表的現(xiàn)有的制備鉆井液用非滲透降濾失劑的制備，需要使用超細(xì)木質(zhì)纖維粉、聚氨酯或其它昂貴的聚合物，因此成本較高。本發(fā)明的目的是選用具有超細(xì)纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的農(nóng)林化工下腳料制備鉆井液用非滲透降濾失劑，達(dá)到顯著降低制備成本的實(shí)用性效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)方案是采用糠醛渣、木糖渣作為有變形變軟性能的封堵粒子，來(lái)制備低成本的非滲透降濾失劑。糠醛渣、木糖渣是將玉米芯、棉籽殼、甘蔗渣等含半纖維素的農(nóng)業(yè)下腳料在硫酸存在下加熱分解、提取糠醛、木糖之后剩余的固體下腳料，主要成分是纖維素和木質(zhì)素。人為的加酸、加熱分解作用，破壞了原料內(nèi)存在的由纖維素、木質(zhì)素和半纖維素等天然高分子相互穿插粘合構(gòu)成的緊密結(jié)構(gòu)，所以糠醛渣、木糖渣的顆粒強(qiáng)度顯著低于其原料(玉米芯、棉籽殼、甘蔗渣等)的顆粒強(qiáng)度；從粉碎至相同的細(xì)度所消耗的能量來(lái)比較，糠醛渣、木糖渣的粉碎所需能量比其原料的粉碎所需能量低得多。為了敘述方便，本發(fā)明把糠醛渣、木糖渣統(tǒng)稱為酸解渣。本發(fā)明基于酸解渣的上述特點(diǎn)，設(shè)想并試驗(yàn)驗(yàn)證了其粉末顆粒在鉆井液中吸水溶脹后具有變形變軟性能，因此以其作為封堵粒子，來(lái)制備低成本的非滲透降濾失劑。鑒于一般鉆井液中有大量的粘土可以起剛性顆粒的作用，所以按本發(fā)明方法制備非滲透降濾失劑時(shí)只需要含有柔性顆粒與水溶性高分子物質(zhì)即可；所述的柔性顆粒即糠醛渣、木糖渣；所述的水溶性高分子取自水溶性纖維素衍生物、水溶性淀粉衍生物、瓜爾膠、田菁膠、以丙烯酸類單體均聚或共聚所得高分子物質(zhì)。所述的水溶性高分子物質(zhì)可以作為傳統(tǒng)降濾失劑，利用水溶性高分子物質(zhì)制備非滲透降濾失劑不是本發(fā)明的創(chuàng)新，而利用糠醛渣、木糖渣制備非滲透降濾失劑才是本發(fā)明的創(chuàng)新。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
糠醛渣、木糖渣一般含有殘存的硫酸，而鉆井液添加劑應(yīng)該是中性或稍微偏堿性的材料，所以本發(fā)明的方法是，對(duì)于來(lái)自糠醛生產(chǎn)車間的、高含水的濕渣，取其100g，風(fēng)干后所得固體稱為干渣；然后向每含I噸干渣的濕渣內(nèi)加入含氫氧化鋇10-50千克的水溶液，混合均勻，干燥后碾碎過(guò)20目篩，所得粉粒材料在下文簡(jiǎn)稱為中和糠醛渣；按此方法對(duì)濕木糖渣進(jìn)行中和、干燥、碾碎所得粉粒材料則簡(jiǎn)稱為中和木糖渣。用以制備非滲透降濾失劑。按質(zhì)量比取中和糠醛渣70份，羧甲基淀粉鈉30份，混合均勻即為非滲透降濾失齊 。其封堵性能按下述方法進(jìn)行測(cè)試
第一步以24克鈉基膨潤(rùn)土和400立方厘米水配制成基漿，向該基漿內(nèi)加入12克按本發(fā)明方法制備的非滲透降濾失劑，高速攪拌10分鐘，成為待測(cè)試的鉆井液；
第二步用北京路業(yè)通達(dá)公司生產(chǎn)的FA型無(wú)滲透鉆井液濾失儀(可視沙床)，其筒狀可透視的鉆井液杯底部有篩網(wǎng)而不用濾紙，將350立方厘米的20目 40目干燥砂子置于篩網(wǎng)上，再加待測(cè)試的鉆井液350立方厘米，上緊杯蓋，接通氣源將壓力調(diào)至O. 69Mpa，打開放氣閥，氣源進(jìn)入鉆井液杯中，啟動(dòng)秒表；第三步透過(guò)杯體觀察鉆井液滲透情況。記錄秒表滿30分鐘之時(shí)滲出的液體體積；若秒表滿30分鐘之時(shí)仍無(wú)液體滲出，則記錄濾液侵入砂床的深度。
實(shí)施例I所制備的非滲透降濾失劑在秒表滿30分鐘之時(shí)仍無(wú)液體滲出，濾液侵入砂床的深度為7mm。實(shí)施例2
按質(zhì)量比取中和木糖渣70份，水解聚丙烯腈鈉鹽30份，混合均勻即為非滲透降濾失齊IJ。其封堵性能按實(shí)施例I所述方法進(jìn)行測(cè)試，在試驗(yàn)滿30分鐘之時(shí)仍無(wú)液體滲出，濾液侵入砂床的深度為9mm。實(shí)施例3
按質(zhì)量比取中和糠醛渣60份、中和木糖渣15份，粘均分子量為12萬(wàn)的聚丙烯酰胺25份，混合均勻即為非滲透降濾失劑。其封堵性能按實(shí)施例I所述方法進(jìn)行測(cè)試，在試驗(yàn)滿30分鐘之時(shí)仍無(wú)液體滲出，濾液侵入砂床的深度為12mm。實(shí)施例4
按質(zhì)量比取中和糠醛渣15份、中和木糖渣60份，羧甲基纖維素鈉25份，混合均勻即為非滲透降濾失劑。其封堵性能按實(shí)施例I所述方法進(jìn)行測(cè)試，在試驗(yàn)滿30分鐘之時(shí)仍無(wú)液體滲出，濾液侵入砂床的深度為8mm。
上述實(shí)施例用于對(duì)權(quán)利要求的解釋，但并非用于對(duì)權(quán)利要求的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鉆井液用非滲透降濾失劑，其特征是向每含I噸干渣的濕酸解渣內(nèi)加入含氫氧化鋇10-50千克的水溶液,混合均勻，干燥后碾碎過(guò)20目篩,作為組分A ;取過(guò)20目篩或更細(xì)的水溶性高分子物質(zhì)作為組分B ;按比例將組分A與組分B混合均勻即得鉆井液用非滲透降濾失劑；最佳比例是按質(zhì)量百分比組分A占55-95份，組分B占的份數(shù)等于從100減去組分A占的份數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的鉆井液用非滲透降濾失劑，其特征是所用的酸解渣是在硫酸存在下加熱處理植物原料生產(chǎn)糠醛而形成的糠醛渣。
3.如權(quán)利要求I所述的鉆井液用非滲透 降濾失劑，其特征是所用的酸解渣是在硫酸存在下加熱處理植物原料生產(chǎn)木糖而形成的木糖渣。
4.如權(quán)利要求I所述的鉆井液用非滲透降濾失劑，其特征是所用的酸解渣是在硫酸存在下加熱處理植物原料生產(chǎn)糠醛而形成的糠醛渣以及生產(chǎn)木糖而形成的木糖渣之混合物。
5.如權(quán)利要求I所述的鉆井液用非滲透降濾失劑，其特征是所用的水溶性高分子物質(zhì)取自下列物質(zhì)水溶性纖維素衍生物、水溶性淀粉衍生物、瓜爾膠、田菁膠、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、含丙烯酸鏈節(jié)的共聚物。
全文摘要
本發(fā)明的目的是利用廉價(jià)的糠醛渣、木糖渣制備鉆井液用非滲透降濾失劑，達(dá)到顯著降低制備成本的實(shí)用性效果。向每含1噸干渣的濕糠醛渣、濕木糖渣內(nèi)加入含氫氧化鋇10-50千克的水溶液，混合均勻，干燥后碾碎過(guò)20目篩，作為組分A；取過(guò)20目篩或更細(xì)的水溶性高分子物質(zhì)作為組分B；按比例將組分A與組分B混合均勻即得鉆井液用非滲透降濾失劑；最佳比例是按質(zhì)量百分比組分A占55-95份，組分B占的份數(shù)等于從100減去組分A占的份數(shù)。
文檔編號(hào)C09K8/035GK102643631SQ201210120698
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者丁銳, 劉俊成, 粟常紅 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)