一种钻井液用铝基抑制剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钻井液用铝基抑制剂及其制备方法，通过由有机酸、有机酸盐、铝化合物和pH调节剂反应制得的钻井液用铝基抑制剂中的铝含量(以Al

Aluminum base inhibitor for drilling fluid and preparation method thereof

The invention relates to an aluminum base inhibitor for drilling fluid and a process for preparing the aluminum content in an aluminum base inhibitor prepared by the reaction of organic acid, organic acid salt, aluminum compound and pH modifier (Al

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用铝基抑制剂及其制备方法
本专利技术属于钻井液用抑制剂
，具体涉及一种钻井液用铝基抑制剂及其制备方法。
技术介绍
井壁稳定问题是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂的难题，随着勘探领域向深部地层扩展，钻遇地层日趋复杂，井壁失稳已成为实现勘探目的的障碍。井壁失稳主要表现为缩径、井壁坍塌、井眼扩大、卡钻、电测遇阻等，这些事故既会引起钻速降低，建井周期延长，作业成本增加和固井质量降低等一系列问题，又会使部分地区无法钻达目的层，延误钻探开发时机，影响经济效益。井壁失稳每年都会给石油行业造成巨大的经济损失，至今仍是一个非常重要且棘手的问题。随着钻遇地层条件的日趋复杂，石油勘探开发对钻井液用高性能抑制剂的需求越来越大。铝化合物由于具有丰富的化学多变性，能够通过物理化学方法封堵地层中的层理与裂隙，阻止钻井液滤液进入地层，增强井壁稳定性。Al3+可以对粘土矿物进行电性中和，压缩扩散双电层，从而减弱泥页岩膨胀趋势；在粘土表面，Al3+吸附能力比K+强，更难以被置换下来，Al3+可以更有效地吸附带负电荷的粘土颗粒形成复合体，具有较强的自由水束缚能力，从而减弱水分子的运动范围，使粘土的吸水性得到有效抑制，达到稳定井壁的作用。现有技术中采用在钻井液中引入AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·16H2O、KAl(SO4)2·12H2O和NaAlO2等无机盐开发了一些铝基钻井液处理剂产品。US5110484利用铝酸钠与糖浆反应合成铝化合物，该处理剂可控制页岩水化分散。刘伟等以铝化合物、稳定剂和螯合剂，在一定的温度下反应，经中和、干燥和粉碎后即得铝化合物泥岩抑制剂WJ-1(刘伟等.高性能铝化合物钻井液体系研究[J].钻井液与完井液,2011,28(1):18-23)。张和平等研制出一种化学反应型多功能聚合铝处理剂AOP-1，其具有抑制石膏溶解、固相清洁等作用，适用于微裂缝性泥页岩地层的封堵防塌和造浆性强的泥页岩防泥包，能明显改善泥页岩的稳定性(张和平等.多功能聚合铝处理剂AOP-1的室内评价和现场应用[J].钻井液与完井液,2005,22(5):17-19)。但上述钻井液铝基抑制剂由于在钻井液环境中难以溶解，抑制剂中的铝含量偏低(以Al2O3的重量计，为6wt％-8wt％)，且与钻井液体系的配伍性问题突出，从而限制了其应用范围和使用性能。因此，目前存在的问题是急需研究开发一种可在钻井液环境中快速溶解且具有较强抑制能力的钻井液用铝基抑制剂及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种钻井液用铝基抑制剂及其制备方法。通过将有机酸、有机酸盐、铝化合物和pH调节剂反应后制得的钻井液用铝基抑制剂中的铝含量(以Al2O3的重量计)≥10％(重量)，抑制造浆率≥90％，可有效提高钻井液的抑制性，确保复杂地层的钻进。为此，本专利技术第一方面提供了一种钻井液用铝基抑制剂，其由包含有机酸、有机酸盐、铝化合物和pH调节剂的组分反应后制得。根据本专利技术，所述有机酸与有机酸盐的重量比为(1-3):1；优选所述有机酸与有机酸盐的重量比为(2-3):1。根据本专利技术，所述有机酸与铝化合物的重量比为1:(1-10)；优选所述有机酸与铝化合物的重量比为1:(3.3-10)。在本专利技术的一些实施例中，所述有机酸包括酒石酸、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、水杨酸和草酸中的一种或多种。在本专利技术的另一些实施例中，所述有机酸盐包括酒石酸、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、水杨酸、苯甲酸和草酸对应的碱金属盐中的一种或多种；所述碱金属为钠和/或钾。在本专利技术的其他实施例中，所述铝化合物包括AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·16H2O、KAl(SO4)2·12H2O、AlCl3、Al(C3H5O3)3、Al[O2C(CH2)16CH3]3和NaAlO2中的一种或多种；优选所述铝化合物包括AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·16H2O和KAl(SO4)2·12H2O中的一种或多种。根据本专利技术，所述pH调节剂为碱性水溶液；所述碱性水溶液的质量浓度为5wt％-40wt％；优选所述碱性水溶液的质量浓度为10wt％-30wt％。优选所述碱包括NaOH、KOH、Na2CO3和Ca(OH)2中的一种或多种；进一步优选所述碱为NaOH和/或KOH。根据本专利技术，所述铝基抑制剂的外观为白色或微黄色粉末；所述铝基抑制剂的水溶液的pH值为8-10；所述铝基抑制剂的水分含量≤10％(重量)；以Al2O3的重量计，所述铝基抑制剂的铝含量≥10％(重量)；所述铝基抑制剂的抑制造浆率≥90％。本专利技术第二方面提供了一种如本专利技术第一方面所述的铝基抑制剂的制备方法，其包括：步骤A，将有机酸与有机酸盐溶于水中，制得反应混合液；步骤B，向反应混合液中加入铝化合物进行反应，制得反应产物；步骤C，向反应产物中加入pH调节剂进行中和反应，制得中和产物；步骤D，将中和产物加热浓缩后，制得钻井液用铝基抑制剂。根据本专利技术，在步骤D之后还包括步骤E，将加热浓缩后得到的产物进行干燥、粉碎处理。根据本专利技术，在步骤B中，所述铝化合物采用分批加入方式。所谓分批加入，即每次加入一定量，反应一段时间后再继续加入。由于该步反应为放热反应，一次加入铝化合物，很容易引起反应混合液持续沸腾，产生的热不易散出，从而造成局部过热。每次的加入量以引起反应混合液沸腾的时间较短(2min以内)为准；加入时机以溶液不沸腾为准。根据本专利技术的一些具体实施方式，当加入两种或两种以上的铝化合物时，先将铝化合物混合后再分批加入到反应混合液中。在本专利技术的一些实施例中，在步骤B中，所述反应的温度为10-100℃；优选所述反应的温度为20-80℃；所述反应的时间为0.5-24h；优选所述反应的时间为2-12h。在本专利技术的另一些实施例中，在步骤C中，所述中和产物的pH值为8-10。本专利技术中所用“水”一词，在没有特别指定的情况下，是指蒸馏水。本专利技术提供的钻井液用铝基抑制剂及其制备方法具有以下优点：(1)本专利技术提供的钻井液用铝基抑制剂中的铝含量(以Al2O3的重量计)≥10％(重量)，抑制造浆率≥90％，可有效提高钻井液的抑制性，确保复杂地层的钻进。(2)本专利技术提供的钻井液用铝基抑制剂可广泛应用于水基钻井液，能有效抑制泥页岩水化，强化井壁的稳定性，满足复杂地层勘探开发的要求。(3)本专利技术提供的钻井液用铝基抑制剂的制备方法工艺简易，反应充分且易于控制，生产成本低，产品质量稳定，可大规模生产。具体实施方式为使本专利技术更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本专利技术，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本专利技术的应用范围。本专利技术提供的钻井液用铝基抑制剂的评价方法如下：1.外观：自然光下目测样品的颜色。2.pH值：称取试样1.00g(称准至0.01g)，置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，在60-80℃下，用磁力加热搅拌器加热搅拌30min，冷却至室温，用pH计测定试液的pH值(精确至0.2pH单位)。3.水分含量：(1)称取试样3g-5g(质量为m1，称准至0.0001g)，置于质量恒定的称量瓶中。(2)在温度为105±3℃的烘箱中将试样烘2h后取出放入干燥器中，冷却至室温后称其质量(质量为m2，称准至0.0001g)。(3)按式(I)计算样品的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液用铝基抑制剂，其由包含有机酸、有机酸盐、铝化合物和pH调节剂的组分反应后制得。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用铝基抑制剂，其由包含有机酸、有机酸盐、铝化合物和pH调节剂的组分反应后制得。2.根据权利要求1所述的铝基抑制剂，其特征在于，所述有机酸与有机酸盐的重量比为(1-3):1。3.根据权利要求1或2所述的铝基抑制剂，其特征在于，所述有机酸与铝化合物的重量比为1:(1-10)。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的铝基抑制剂，其特征在于，所述有机酸包括酒石酸、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、水杨酸和草酸中的一种或多种。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的铝基抑制剂，其特征在于，所述有机酸盐包括酒石酸、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、水杨酸、苯甲酸和草酸对应的碱金属盐中的一种或多种；所述碱金属为钠和/或钾。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的铝基抑制剂，其特征在于，所述铝化合物包括AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·16H2O、KAl(SO4)2·12H2O、AlCl3、Al(C3H5O3)3、Al[O2C(CH2)16CH3]3和NaAlO2中的一种或多种；优选所述铝化合物包括AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·16H2O和KAl(SO4)2·12H2O中的一种或多种。7.根据权利要求1-6中任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔勇，杨小华，李胜，刘贵传，董晓强，王海波，杨帆，徐江，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11