一種植物油油基鉆井液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種植物油油基鉆井液及其制備方法。該植物油油基鉆井液包括植物油、鹽溶液和處理劑，其中：所述植物油與鹽溶液的體積比為80:20-95:5；所述處理劑包括乳化劑、潤濕劑、有機土、降濾失劑，以100mL植物油+鹽溶液計，乳化劑的含量為2.5-3.5g、潤濕劑的含量為0.5-0.8g、有機土的含量為0.5-2g、降濾失劑的含量為3-5g；所述鉆井液的密度為0.88-1.6g/cm3。本發(fā)明提供的植物油油基鉆井液由于選用的基礎油為大自然生物鏈中的植物油，其自身可生物降解，同時還具有乳液穩(wěn)定性好，高溫高壓濾失量低，抗水、抗土、抗鹽鈣及抗石膏污染能力好的優(yōu)點。
【專利說明】一種植物油油基鉆井液及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種植物油油基鉆井液及其制備方法，屬于石油勘探領域。

【背景技術】
[0002] 鉆井液是指鉆井過程中使用的循環(huán)工作液。以油為連續(xù)相的鉆井液為油基鉆井 液。油基鉆井液普遍應用于頁巖、高溫酸性地層、大段鹽膏層、大位移井等。但二個因素制約 了其使用：①普通油基鉆井液苯環(huán)含量高，毒性大。環(huán)境敏感或環(huán)保條例嚴苛地區(qū)不能用。 ②含油鉆肩處理成本高昂。嚴苛的環(huán)保條例和高昂的鉆肩處理成本促進了低芳烴、低毒礦 物油基鉆井液的發(fā)展。礦物油基鉆井液在健康和安全性方面要比柴油基鉆井液提升很多， 但兩者的含油鉆肩處理措施是一樣的，不能直接排放。氣制油鉆井液毒性低，通過了大部分 的毒性測試，對環(huán)境影響較小，產(chǎn)生的鉆肩在部分海域可以直接排放，但是由于其很難生物 降解，EPA及其他組織對氣制油鉆井液增加了更加嚴苛的限制條款，使得其鉆肩在某些海域 不能直接排放。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種植物油油基鉆井液，該鉆井液具有乳 液穩(wěn)定性好，高溫高壓濾失量低，抗水、抗土、抗鹽鈣及抗石膏污染能力好的優(yōu)點。
[0004] 本發(fā)明另外還提供了一種制備上述植物油油基鉆井液的方法。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種植物油油基鉆井液，其包括植物油、鹽溶液和 處理劑，其中：
[0006] 所述植物油與鹽溶液的體積比為80:20-95:5 ;
[0007] 所述處理劑包括乳化劑、潤濕劑、有機土、降濾失劑，以IOOmL植物油+鹽溶液計： 乳化劑的含量為2. 5-3. 5g、潤濕劑的含量為0. 5-0. 8g、有機土的含量為0. 5-2g、降濾失劑 的含量為3-5g ;
[0008] 所述鉆井液的密度為0. 88-1. 6g/cm3。
[0009] 上述處理劑的含量是以IOOmL的植物油與鹽溶液的混合物為基準計算的。
[0010] 在上述鉆井液中，優(yōu)選地，所述處理劑還包括加重劑。
[0011] 在上述鉆井液中，優(yōu)選地，所述植物油包括椰子油、棉籽油、蓖麻油、菜籽油、大豆 油中的一種或幾種的組合，當采用幾種植物油的組合時，各組分可以以任意比混合；所述鹽 溶液包括氯化鈉溶液、氯化鈣溶液、甲酸鈉溶液、甲酸鉀溶液、氯化鉀溶液中的一種；更優(yōu)選 地，所述鹽溶液的質(zhì)量濃度為20-40 %。
[0012] 在上述鉆井液中，優(yōu)選地，所述乳化劑包括烷基醇酰胺、失水山梨醇脂肪酸酯、 高級脂肪酸鈣中的一種；更優(yōu)選地，所述烷基醇酰胺的通式為RCON(CH2CH2OH) 2，其中R = C12-C18燒基；所述高級脂肪酸鈣的碳鏈長度為C12-C18。上述乳化劑具有優(yōu)異的乳化性能，能 夠在80:20-95:5的油水比例范圍和50°C _150°C的溫度范圍內(nèi)長期使用，乳化穩(wěn)定性和高 溫穩(wěn)定性高。
[0013] 在上述鉆井液中，優(yōu)選地，所述潤濕劑包括烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基 酚聚氧乙烯醚中的一種；更優(yōu)選地，所述烷基醇酰胺的通式為RCON(CH2CH2OH) 2，其中R = C12-C18燒基，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的通式為RO(CH2CH 2O)ηΗ，η = 2-20, R = CmH2m+1，m = 12-18。
[0014] 在上述鉆井液中，優(yōu)選地，所述有機土包括親油粘土；更優(yōu)選地，所述親油粘土是 由蒙脫土經(jīng)分散、提純、改性后，用十六烷基三甲基氯化銨取代蒙脫土層間的金屬離子，最 后經(jīng)脫水、干燥、研磨得到的。所述十六烷基三甲基氯化銨取代蒙脫土層間的金屬離子時， 能夠使層間距擴大至I. 7-4. 8nm，形成疏水有機膨潤土。
[0015] 在上述鉆井液中，優(yōu)選地，所述降濾失劑包括腐殖酸酰胺、褐煤樹脂中的一種。
[0016] 在上述鉆井液中，優(yōu)選地，所述加重劑包括石灰石、重晶石、微錳、微粉重晶石的一 種或幾種的組合；當采用幾種加重劑的組合時，各組分可以以任意比混合。
[0017] 為達到上述目的，本發(fā)明另外還提供了一種制備上述植物油油基鉆井液的方法， 其包括以下步驟：
[0018] 攪拌條件下，向植物油中依次加入有機土、乳化劑、潤濕劑、鹽溶液、降濾失劑，得 到植物油油基鉆井液。
[0019] 在上述方法中，優(yōu)選地，該方法還包括按需加入加重劑以及在加重劑加入前測定 鉆井液的密度的步驟。加重劑可以在加入降濾失劑之后加入。
[0020] 本發(fā)明的有益效果為：
[0021] 1)本發(fā)明以椰子、大豆等廉價植物油為基礎油，代替柴油、白油等礦物油，研制出 了植物油油基鉆井液，植物油全油基鉆井液密度從0. 88-1. 6g/cm3熱滾前后塑性粘度、動切 力、動塑比、靜切力均能維持在合理范圍內(nèi)，能保持較好的流變性，破乳電壓高（多2000V)， 乳液穩(wěn)定性好，高溫高壓濾失量低5. 5mL)，能夠滿足不同條件下的鉆井需要。
[0022] 2)加入自來水、搬土粉、氯化鈉、石膏及氯化鈣以后，植物油鉆井液體系熱滾前后 的塑性粘度和動切力小幅上升，靜切力變化幅度不大，高溫高壓濾失量均有不同程度的增 加，但是能控制在15mL以內(nèi)，表明植物油全油基鉆井液具有很好的抗水、抗土、抗鹽鈣及抗 石膏污染能力。
[0023] 3)本發(fā)明選用的基礎油為大自然生物鏈中的植物油，不僅自身可生物降解，而且 由于自身即為乳化劑，配套處理劑的用量少，且所用的處理劑均為環(huán)保型處理劑，所配置的 油基鉆井液為環(huán)境友好、儲層友好的雙保型鉆井液體系。

【具體實施方式】
[0024] 為了對本發(fā)明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技 術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。
[0025] 實施例1
[0026] 本實施例提供了一種植物油油基鉆井液，該植物油油基鉆井液包括植物油、鹽溶 液、乳化劑、潤濕劑、有機土、降濾失劑；植物油與鹽溶液的體積比為95:5 ;以IOOmL植物油 +鹽溶液計：乳化劑的含量為3. 5g、潤濕劑的含量為0. 5g、有機土的含量為2g、降濾失劑的 含量為3g，其中：
[0027] 所述植物油為大豆油，鹽溶液為20wt %的氯化鈣溶液；
[0028] 所述乳化劑為Span-80 ;
[0029] 所述潤濕劑為烷基醇酰胺，其通式為RCON(CH2CH2OH) 2，其中R = C12烷基；
[0030] 所述有機土為親油粘土，該親油粘土是由蒙脫土經(jīng)分散、提純、改性后，用十六烷 基三甲基氯化銨取代蒙脫土層間的金屬離子，使層間距擴大至I. 7-4. 8nm，形成疏水有機膨 潤土，最后經(jīng)脫水、干燥、研磨成粉狀產(chǎn)品；
[0031] 所述降濾失劑為腐殖酸酰胺；
[0032] 由上述給出的組分及含量按以下工藝制備鉆井液：
[0033] ①將植物油加入攪拌杯，并啟動高速攪拌機以12000r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌；②在 高速攪拌下加入有機土，攪拌5min ;③用注射器加入乳化劑繼續(xù)高速攪拌5min ;④加入潤 濕劑并高速攪拌5min ;⑤緩慢地加入鹽溶液，繼續(xù)高速攪拌20分鐘；⑥在高速攪拌下加入 降濾失劑，然后高速攪拌20min，即得到植物油油基鉆井液，該鉆井液密度為0. 88g/cm3。
[0034] 現(xiàn)場應用時的配制過程如下：①洗凈并準備好二個混合罐（分別標記為1號罐和 2號罐）；②用泵將配漿用植物油打入1號罐內(nèi)，開啟罐面攪拌器、剪切泵、泥漿槍等攪拌剪 切設備，按照預先計算的量加入所需的有機土、乳化劑和潤濕劑，加料完成后繼續(xù)剪切2小 時或更長時間，將油預熱或劇烈攪拌可以縮短溶解的時間；③按需要的水量將水加入2號 罐中，并讓其溶解所需鹽量的70%。④在鉆井液槍等專門設備強有力的攪拌下，將內(nèi)相鹽溶 液緩慢加入油相中。⑤在攪拌下繼續(xù)加入適量降濾失劑，當乳狀液形成后，應全面測定其性 能，如流變性能、pH值、破乳電壓和HPHT濾失量等。⑥加入剩余的鹽，最后進行充分攪拌， 得到鉆井液。
[0035] 實施例2
[0036] 本實施例提供了一種植物油油基鉆井液，該植物油油基鉆井液包括植物油、鹽溶 液、乳化劑、潤濕劑、有機土、降濾失劑、加重劑；植物油與鹽溶液的體積比為95:5 ;以IOOmL 植物油+鹽溶液計：乳化劑的含量為3g、潤濕劑的含量為0. 8g、有機土的含量為2g、降濾失 劑的含量為3g，其中：
[0037] 所述植物油為菜籽油，鹽溶液為20wt %的甲酸鉀溶液；
[0038] 所述乳化劑為油酸鈣；
[0039] 所述潤濕劑為 C12H25O (CH2CH2O) ηΗ，η = 8 ;
[0040] 所述有機土為親油粘土，該親油粘土是由蒙脫土經(jīng)分散、提純、改性后，用十六烷 基三甲基氯化銨取代蒙脫土層間的金屬離子，使層間距擴大至I. 7-4. 8nm，形成疏水有機膨 潤土，最后經(jīng)脫水、干燥、研磨成粉狀產(chǎn)品；
[0041] 所述降濾失劑為腐殖酸酰胺；
[0042] 所述加重劑為微粉重晶石。
[0043] 由上述給出的組分及含量按以下工藝制備鉆井液：
[0044] ①將植物油加入攪拌杯，并啟動高速攪拌機以12000r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌；②在 高速攪拌下加入有機土，攪拌5min ;③用注射器加入乳化劑繼續(xù)高速攪拌5min ;④加入潤 濕劑并高速攪拌5min ;⑤緩慢地加入鹽溶液，繼續(xù)高速攪拌20分鐘；⑥在高速攪拌下加入 降濾失劑，然后高速攪拌20min，再加入加重劑以使鉆井液的密度為I. 3g/cm3,繼續(xù)高速攪 拌40min，即得到植物油油基鉆井液。
[0045] 現(xiàn)場應用時的配制過程如下：①洗凈并準備好二個混合罐（分別標記為1號罐和 2號罐）；②用泵將配漿用植物油打入1號罐內(nèi)，開啟罐面攪拌器、剪切泵、泥漿槍等攪拌剪 切設備，按照預先計算的量加入所需的有機土、乳化劑和潤濕劑，加料完成后繼續(xù)剪切2小 時或更長時間，將油預熱或劇烈攪拌可以縮短溶解的時間；③按需要的水量將水加入2號 罐中，并讓其溶解所需鹽量的70%。④在鉆井液槍等專門設備強有力的攪拌下，將內(nèi)相鹽溶 液緩慢加入油相中。⑤在攪拌下繼續(xù)加入適量降濾失劑，當乳狀液形成后，應全面測定其性 能，如流變性能、pH值、破乳電壓和HPHT濾失量等。⑥如性能符合要求，可加入加重劑以達 到所要求的鉆井液密度；⑦當體系達到所需的密度后，加入剩余的鹽，最后進行充分攪拌， 得到鉆井液。
[0046] 實施例3
[0047] 本實施例提供了一種植物油油基鉆井液，該植物油油基鉆井液包括植物油、鹽 溶液、乳化劑、潤濕劑、有機土、降濾失劑、加重劑；植物油與鹽溶液的體積比為80:20 ;以 IOOmL植物油+鹽溶液計：乳化劑的含量為3g、潤濕劑的含量為0. 5g、有機土的含量為2g、 降濾失劑的含量為3g，其中：
[0048] 所述植物油為椰子油，鹽溶液為20wt %的甲酸鈉溶液；
[0049] 所述乳化劑為烷基醇酰胺，其通式為RCON(CH2CH2OH) 2，其中R = C12烷基；
[0050] 所述潤濕劑為烷基醇酰胺，其通式為RCON(CH2CH2OH) 2，其中R = C18烷基；
[0051] 所述有機土為親油粘土，該親油粘土是由蒙脫土經(jīng)分散、提純、改性后，用十六烷 基三甲基氯化銨取代蒙脫土層間的金屬離子，使層間距擴大至I. 7-4. 8nm，形成疏水有機膨 潤土，最后經(jīng)脫水、干燥、研磨成粉狀產(chǎn)品；
[0052] 所述降濾失劑為褐煤樹脂；
[0053] 所述加重劑為微錳。
[0054] 由上述給出的組分及含量按以下工藝制備鉆井液：
[0055] ①將植物油加入攪拌杯，并啟動高速攪拌機以12000r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌；②在 高速攪拌下加入有機土，攪拌5min ;③用注射器加入乳化劑繼續(xù)高速攪拌5min ;④加入潤 濕劑并高速攪拌5min ;⑤緩慢地加入鹽溶液，繼續(xù)高速攪拌20分鐘；⑥在高速攪拌下加入 降濾失劑，然后高速攪拌20min，再加入加重劑以使鉆井液的密度為I. 6g/cm3,繼續(xù)高速攪 拌40min，即得到植物油油基鉆井液。
[0056] 現(xiàn)場應用配制方法同實施例2。
[0057] 根據(jù)GBT 16783. 2-2012石油天然氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場測試，第2部分：油基鉆井液 測試標準進行植物油油基鉆井液基本性能及抗污染性能評價測試及數(shù)據(jù)分析，結(jié)果如下表 1-2所示。
[0058] 1)測試了上述實施例1-3制得的植物油油基鉆井液熱滾前及150°C熱滾16h后的 性能，測試結(jié)果如表1所示。
[0059] 表1植物油油基鉆井液基本性能
[0060]

【權利要求】
1. 一種植物油油基鉆井液，該植物油油基鉆井液包括植物油、鹽溶液和處理劑，其中： 所述植物油與鹽溶液的體積比為80:20-95:5 ; 所述處理劑包括乳化劑、潤濕劑、有機土、降濾失劑，以100mL植物油+鹽溶液計：乳化 劑的含量為2. 5-3. 5g、潤濕劑的含量為0. 5-0. 8g、有機土的含量為0. 5-2g、降濾失劑的含 量為3-5g ; 所述鉆井液的密度為〇. 88-1. 6g/cm3。
2. 根據(jù)權利要求1所述的鉆井液，其中：所述處理劑還包括加重劑。
3. 根據(jù)權利要求1所述的鉆井液，其中：所述植物油包括椰子油、棉籽油、蓖麻油、菜籽 油、大豆油中的一種或幾種的組合；所述鹽溶液包括氯化鈉溶液、氯化鈣溶液、甲酸鈉溶液、 甲酸鉀溶液、氯化鉀溶液中的一種； 優(yōu)選地，所述鹽溶液的質(zhì)量濃度為20-40%。
4. 根據(jù)權利要求1所述的鉆井液，其中：所述乳化劑包括烷基醇酰胺、失水山梨醇脂肪 酸酯、高級脂肪酸鈣中的一種； 優(yōu)選地，所述烷基醇酰胺的通式為RC0N(CH2CH20H)2，其中R = C12-C18烷基；所述高級脂 肪酸鈣的碳鏈長度為c12-c18。
5. 根據(jù)權利要求1所述的鉆井液，其中：所述潤濕劑包括烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯 醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一種； 優(yōu)選地，所述烷基醇酰胺的通式為RC0N(CH2CH20H)2，其中R = C12-C18烷基，所述的脂肪 醇聚氧乙烯醚的通式為 R0(CH2CH20)nH，n = 2-20, R = m = 12-18。
6. 根據(jù)權利要求1所述的鉆井液，其中：所述有機土為親油粘土； 優(yōu)選地，所述親油粘土是由蒙脫土經(jīng)分散、提純、改性后，用十六烷基三甲基氯化銨取 代蒙脫土層間的金屬離子，最后經(jīng)脫水、干燥、研磨得到的。
7. 根據(jù)權利要求1所述的鉆井液，其中：所述降濾失劑包括腐殖酸酰胺、褐煤樹脂中的 一種。
8. 根據(jù)權利要求2所述的鉆井液，其中：所述加重劑包括石灰石、重晶石、微錳、微粉重 晶石的一種或幾種的組合。
9. 一種制備權利要求1-8中任一項所述的植物油油基鉆井液的方法，其包括以下步 驟： 攪拌條件下，向植物油中依次加入有機土、乳化劑、潤濕劑、鹽溶液、降濾失劑，得到植 物油油基鉆井液。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中：該方法還包括按需加入加重劑以及在加重劑加 入前測定鉆井液的密度的步驟。
【文檔編號】C09K8/32GK104497999SQ201410856679
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權日:2014年12月31日
【發(fā)明者】張潔, 李英敏, 趙志良, 王雙威, 楊海軍, 李龍, 李爽 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術研究院