CN110295030A - 一种油基钻井液封堵剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油基钻井液封堵剂及其制备方法，该油基钻井液封堵剂是由富含植物纤维的含油植物渣料和占所述含油植物渣料重量的0.2～1％的辅料复配而成的60～150目的固态混合物，所述含油植物渣料为含油植物去除油脂后所剩的残渣；所述辅料为目数≤60目的碳酸钙粉末、硬脂酸镁粉末、滑石粉、微粉硅胶、磷酸氢钙粉末中至少一种；该封堵剂通过将含油植物渣料和辅料按比例混合后并经过干燥、粉碎、研磨和过筛制得，制备方法简单，原料易得且成本低；该油基钻井液封堵剂具有吸水吸油可膨胀、可变形、可降解、亲油、易分散的特点，且对钻井液的粘度影响较小，为废物再利用，成本低廉且环保。
Description
技术领域
本发明涉及油田封堵剂技术领域，具体的涉及一种油基钻井液封堵剂及其制备方法。
背景技术
油基钻井液是以油为连续相，水为分散相，配合乳化剂、提切剂、封堵剂、降滤失剂、碱以及其他化学剂组成的钻井液体系。其与水基钻井液相比，具有良润滑、抗污染、抗高温、强抑制、保护油气层等优点，因此，被越来越广泛的用于深井超深井、复杂结构井、特殊地层井、大位移水平井等难度井中。
如何提高油基钻井液的封堵性，以降低钻井液的滤失量，减少液相侵入地层造成的压力传递，提高井壁稳定性和减小井漏的发生几率，一直是油基钻井液研究领域的一个难点和关注点，其关键是油基钻井液封堵剂的研制。
当前油基钻井液封堵剂主要为沥青类、腐殖酸类、高分子聚合物类、无机颗粒类产品，其中沥青类、腐殖酸类产品存在污染环境和降低钻速的缺点，在环境敏感地区的使用受限；而高分子聚合物类产品则存在成本高和难以降解的缺点；无机颗粒类产品则存在与基础油相容性差，难以均匀分散发挥作用的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用富含植物纤维的含油植物渣料与粉末状辅料复配合得到的一种增强油基钻井液的封堵性能的封堵剂。
本发明的另一目的是提供一种制备上述油基钻井液封堵剂的制备方法。
为此，本发明技术方案如下：
一种油基钻井液封堵剂，其为由富含植物纤维的含油植物渣料和占所述含油植物渣料重量的0.2～1％的辅料复配而成的60～150目的固态混合物；其中，所述含油植物渣料为含油植物去除油脂后所剩的残渣；所述辅料为目数≤60目的碳酸钙粉末、硬脂酸镁粉末、滑石粉、微粉硅胶、磷酸氢钙粉末中至少一种。
自然界中存在众多的含油植物，其油脂多集中于果实中，种仁含量最多，果壳次之，例如油橄榄的果实含油量可达40％以上，已被用作生物柴油的炼制原料。其种子和果壳的成分中含有大量的脂肪酸类物质，因此其果实的木质纤维具有一定的亲油性，即使是提炼后所剩的油渣渣料，依然具有很好的油性，将其干燥粉碎制作成一定粒径的材料，可作为油基钻井液的封堵剂。其木质纤维或颗粒不溶于基础油，可封堵地层裂缝，而天然的油性成分可使木质纤维或颗粒更加均匀的分布于基础油当中，避免团聚影响泥浆流变性能和封堵效果。
据此，本申请所采用的富含植物纤维的含油植物可以是全部植物体，也可以是植物的果实或种子，也可以是植物的果实的果壳，具体地，所述富含植物纤维的含油植物优选为油橄榄果、野西瓜苗、月见草籽、微孔草籽、玻璃苣籽、连翘籽、天仙子籽、知母籽、桔梗、向日葵籽、文冠果、松树松塔、榛子、核桃、杏核、竹柏果中至少一种。
优选，所述含油植物渣料为经过油脂压榨后的剩余残渣和/或油脂压榨前脱去的壳体。具体油脂压榨采用目前通用的植物油压榨方式实现，且能够将含油植物的中70％以上的油脂去除掉即可。
本申请采用采用含油植物去除油脂后的渣料作为油基钻井液封堵剂的原料，充分利用了其植物纤维天然的亲油特性使其能够均匀分散在油基环境中，且遇油或水油混合物可吸水吸油膨胀封堵在地层裂缝和孔隙内的特性，实现其应用于油基钻井液中表现出极佳的封堵效果和降滤失效果；此外，当其当吸附在岩石表面时，含油果实颗粒中的胶体成分能够与岩石表面，以及不同封堵剂颗粒之间，形成更紧密的连接，提高封堵性能。
一种制备上述油基钻井液封堵剂的制备方法，步骤如下：
S1、由于经过油脂压榨后的剩余残渣中还包含有一定的水分，因此首先将富含植物纤维的含油植物渣料置于鼓风烘箱中，在40～60℃的温度下加热4～12h进行干燥，而后冷却至室温；
渣料的具体加热温度和加热时间根据含有植物压榨后的残渣的水分设定，如其表面还包含有蜡质成分，则需要进一步提高植物的加热温度和加热时间，以干燥充分，确保其内的水分完全去除；
S2、将经过步骤S1得到的干燥产物倒入粉碎机或球磨机中，并加入辅料，经过粉碎、研磨、过筛，即得到所述的油基钻井液封堵剂。
优选，在步骤S1的干燥过程中，为了保证渣料干燥彻底，期间每隔2h取出一次托盘对油橄榄果渣料进行翻动后再放置回烘箱中，直至达到干燥时间。
优选，在步骤S2中，通过粉碎、研磨、过筛制备具有不同粒径的油基钻井液封堵剂，实现其能够广泛应用于各种不同尺寸的裂缝中实现裂缝和孔隙的封堵；具体地，用于封堵0.2～0.3mm直径孔隙的油基钻井液封堵剂通过粉碎、研磨、并过60～90目筛制成；用于封堵0.2～0.1mm直径孔隙的油基钻井液封堵剂通过粉碎、研磨、并过100～140目筛制成；用于封堵0.1mm以下直径孔隙的油基钻井液封堵剂通过粉碎、研磨、并过150目筛制成。
与现有技术相比，该油基钻井液封堵剂的有益效果在于：
1)该油基钻井液封堵剂与目前的无机颗粒封堵剂相比，其富含的植物纤维使其具有吸水吸油可膨胀、可变形的特点；
2)该油基钻井液封堵剂与目前的沥青类、褐煤类和聚合物类封堵剂相比，具有可降解的特点；
3)该油基钻井液封堵剂与目前的锯末等其他植物类封堵材料相比，其植物残渣天然的亲油特性使其具有亲油、易分散的特点；
4)该油基钻井液封堵剂选用的材料基体反应活性为惰性，因此对钻井液的粘度影响小；
5)该油基钻井液封堵剂选用的原料易得，为废物再利用，成本低廉且环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
实施例1
一种油基钻井液封堵剂，其制备方法如下：
S1、将100重量份的油橄榄渣料置于鼓风烘箱的托盘中，升温至40℃，干燥12h，期间每隔2h取出一次托盘对油橄榄果渣料进行翻动后再放置回烘箱中，继续烘干，12h后停止加热，自然冷却至室温后取出；
S2、将经过步骤S1干燥后的产物倒入球磨机中，并加入0.2重量份硬脂酸镁，共混粉碎后过60目筛网，制得该油基钻井液封堵剂。
实施例2
一种油基钻井液封堵剂，其制备方法如下：
S1、将100重量份的油橄榄渣料置于鼓风烘箱的托盘中，升温至40℃，干燥12h，期间每隔2h取出一次托盘对油橄榄果渣料进行翻动后再放置回烘箱中，继续烘干，12h后停止加热，自然冷却至室温后取出；
S2、将经过步骤S1干燥后的产物倒入球磨机中，并加入0.2重量份硬脂酸镁，共混粉碎后过100目筛网，制得该油基钻井液封堵剂。
实施例3
一种油基钻井液封堵剂，其制备方法如下：
S1、将100重量份的油橄榄渣料置于鼓风烘箱的托盘中，升温至40℃，干燥12h，期间每隔2h取出一次托盘对油橄榄果渣料进行翻动后再放置回烘箱中，继续烘干，12h后停止加热，自然冷却至室温后取出；
S2、将经过步骤S1干燥后的产物倒入球磨机中，并加入0.2重量份硬脂酸镁，共混粉碎后过150目筛网，制得该油基钻井液封堵剂。
实施例4
一种油基钻井液封堵剂，其制备方法如下：
S1、将100重量份的月见草籽渣料置于鼓风烘箱的托盘中，升温至60℃，干燥10h，期间每隔2h取出一次托盘对月见草籽渣料进行翻动后再放置回烘箱中，继续烘干，10h后停止加热，自然冷却至室温后取出；
S2、将经过步骤S1干燥后的产物倒入球磨机中，并加入0.5重量份磷酸氢钙，共混粉碎后过100目筛网，制得该油基钻井液封堵剂。
实施例5
一种油基钻井液封堵剂，其制备方法如下：
S1、将100重量份的文冠果渣料置于鼓风烘箱的托盘中，升温至60℃，干燥8h，期间每隔2h取出一次托盘对文冠果渣料进行翻动后再放置回烘箱中，继续烘干，8h后停止加热，自然冷却至室温后取出；
S2、将经过步骤S1干燥后的产物倒入球磨机中，并加入0.5重量份滑石粉，共混粉碎后过100目筛网，制得该油基钻井液封堵剂。
实施例6
一种油基钻井液封堵剂，其制备方法如下：
S1、将100重量份的榛子壳置于鼓风烘箱的托盘中，升温至40℃，干燥4h，期间每隔2h取出一次托盘对榛子壳进行翻动后再放置回烘箱中，继续烘干，10h后停止加热，自然冷却至室温后取出；
S2、将经过步骤S1干燥后的产物倒入球磨机中，并加入1重量份碳酸钙，共混粉碎后过100目筛网，制得该油基钻井液封堵剂。
性能测试：
将实施例1～6制备的油基钻井液封堵剂应用于气制油钻井液体系中依次进行流变性、破乳电压、滤失量性能评价测试；其中，气制油钻井液基浆配方为：250mL气制油(Saraline185V)+3wt.％乳化剂+3wt.％Ca(OH)2+2wt.％有机土+1wt.％降滤失剂+28mL20wt.％d的CaCl2水溶液+200wt.％重晶石，实施例1～6制备的油基钻井液封堵剂在气制油钻井液井浆中的加量均为2wt.％，老化条件为120℃老化16小时。具体测试结果如下表1所示。
表1：
在表1中，PV为塑性黏度，YP为动切力，其用于表征钻井液的粘度；和分别表示OFITE-900旋转粘度计在6r/min和3r/min下的读数，其用于表征钻井液的悬浮能力；ES为破乳电压，其用于表征油基钻井液的乳化稳定性；FLHTHP为在120℃下测试得到的高温高压滤失量，其用于表征封堵剂应用于油基钻井液的封堵效果和降滤失性能。
如表1所示，实施例1～6所制备的封堵剂加入钻井液后，钻井液在老化前、后的粘度仅略有变化，说明本申请的封堵剂产品应用于油基钻井液中对钻井液粘度的影响较小；其中，实施例1～3所制备的封堵剂加入钻井液后，随着封堵剂粒径的减小(实施例1＞实施例2＞实施例3)，封堵剂对钻井液粘度的影响逐渐增大，但整体上钻井液的粘度变化较小，说明以油橄榄渣料制备的油基钻井液用封堵剂对钻井液粘度的影响较小。实施例4～6所制备的封堵剂加入钻井液后，也显示了同样的现象，钻井液的粘度变化值较低，说明将油橄榄渣料替换为其他含油植物的渣料同样表现出对钻井液粘度的影响较小的特点。
如表1所示的破乳电压测试结果显示，加入实施例1～6所制备的封堵剂后，钻井液老化后的破乳电压都有所增大，这是由于封堵剂本身残存的油性成分具有一定的乳化作用所致，有利于油基钻井液乳化稳定性的提高。
如表1所示的滤失量测试结果显示，将实施例1～6所制备的封堵剂加入钻井液后，钻井液的高温高压滤失量均明显降低，显示了良好的封堵滤失性能，其中以油橄榄渣料和文冠果渣料所制备的实施例2和实施例5的封堵剂的降滤失效果最优。
对加入有实施例1～3的油基钻井液封堵剂的气制油钻井液井浆依次进行高温高压封堵性测试，所用仪器为OFITE公司的渗透性封堵仪OFI-171-01，所用砂盘为具有不同孔径的人造陶瓷盘，测试温度为120℃，具体测试结果如下表2所示。
表2：
如表2所示，随着陶瓷盘孔径的减小，基浆的滤失量逐渐减小；相同陶瓷盘孔径下，加入实施例1～3所制备的封堵剂后，钻井液的滤失量有明显的降低，说明所制备封堵剂起到了封堵作用；但是，封堵剂的尺寸与孔隙直径具有对应性，更适宜封堵与其尺寸相近的孔隙；同样如表2所示，实施例2所制备的封堵剂直径在150μm以下，其对160μm孔径的陶瓷盘具有良好的封堵效果，但是对于250μm和120μm孔径的陶瓷盘，封堵效果不如实施例1和实施例3所制备的封堵剂。
Claims (5)
1.一种油基钻井液封堵剂，其特征在于，其为由富含植物纤维的含油植物渣料和占所述含油植物渣料重量的0.2～1％的辅料复配而成的60～150目的固态混合物；其中，所述含油植物渣料为含油植物去除油脂后所剩的残渣；所述辅料为目数≤60目的碳酸钙粉末、硬脂酸镁粉末、滑石粉、微粉硅胶、磷酸氢钙粉末中至少一种。
2.根据权利要求1所述的油基钻井液封堵剂，其特征在于，所述富含植物纤维的含油植物为油橄榄果、野西瓜苗、月见草籽、微孔草籽、玻璃苣籽、连翘籽、天仙子籽、知母籽、桔梗、向日葵籽、文冠果、松树松塔、榛子、核桃、杏核、竹柏果中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的油基钻井液封堵剂，其特征在于，所述含油植物渣料为经过油脂压榨后的剩余残渣和/或油脂压榨前脱去的壳体。
4.一种如权利要求1所述的油基钻井液封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
S1、将富含植物纤维的含油植物渣料置于鼓风烘箱中，在40～60℃的温度下加热4～12h进行干燥，而后冷却至室温；
S2、将经过步骤S1得到的干燥产物倒入粉碎机或球磨机中，并加入辅料，经过粉碎、研磨、过筛，即得到所述的油基钻井液封堵剂。
5.根据权利要求4所述的油基钻井液封堵剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，用于封堵0.2～0.3mm直径孔隙的油基钻井液封堵剂通过粉碎、研磨、并过60～90目筛制成；用于封堵0.1～0.2mm直径孔隙的油基钻井液封堵剂通过粉碎、研磨、并过100～140目筛制成；用于封堵0.1mm以下直径孔隙的油基钻井液封堵剂通过粉碎、研磨、并过150目筛制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20191001 |