快速钻进剂配方及制造工艺组成比例

本发明专利技术公开了一种快速钻进剂，其包括质量份数８０－１２０份植物蛋白、１６０－２４０份的水、２４－３６份的浓度３０－５０％的磷酸、４０－６０份的二乙烯多胺、１６－２４份的磺化剂和ｐＨ值调节剂；其制造工艺为：１）称取质量份数８０－１２０份植物蛋白加入１６０－２４０份水中，在常温下静置１００－１４０分钟后，在恒温４５－５５℃下，振荡均匀；２）加热到５０－７０℃，用ｐＨ调节剂调节溶液ｐＨ值为７－９；３）称取质量份数２４－３６份浓度３０－５０％的磷酸，滴入，恒温搅拌反应８０－１００分钟；４）降温至３０－４０℃，称取质量份数１６－２４份磺化剂，滴入，恒温搅拌反应６０－８０分钟；５）用ｐＨ调节剂调节溶液ｐＨ值７－９；６）称取质量份数４０－６０份的二乙烯多胺，在５０－７０℃与上述溶液缩聚生成快速钻进剂；该钻进剂能够提高深井超深井钻井速度，从而降低勘探开发成本，降低开发风险、保护油气层、提高采收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻井
，特别涉及一种快速钻进剂(KSZJ)配方及制造工艺。
技术介绍
随着油气勘探开发领域的不断扩展，钻井过程中遇到的地层越来越复杂，井越来越深，井下的复杂情况更是难以预料，处理的难度也在增加，深井高压下钻遇硬质地层泥页岩、软页岩、粘页岩及膨胀性页岩时，这类地层很容易水化膨胀导致井下复杂事故的发生，尤其是在西部深井钻井、钻遇山前强应力构造和大段泥页岩井段过程中井壁失稳问题表现尤为突出，同时，钻出的钻屑具有很强的粘附性能，很大程度上增强了钻屑与相接触钻头表面的粘合力，造成钻头泥包增加扭矩，同时泥包的钻头端面承担了部分钻压，限制钻头的切削深度，从而降低了钻井速度；目前大尺寸井段、深井深部井段和高密度钻井液机械钻速慢已成为影响勘探开发速度的主要技术瓶颈之一。钻井速度是影响勘探与开发效益的关键因素，提高钻井速度可以大幅度降低钻井成本，加快勘探开发进程，提高钻井速度是深井超深井钻井过程中迫切需要解决的问题。同时，钻井速度的提高，能够减少钻井液侵泡油气层的时间，降低钻井液对储层的损害，有利于发现油气层及大幅度提高采收率。因此，开发出一套能够清洁-->钻头提高机械钻速的钻井液技术体系，对于提高油气井勘探开发效益具有极为重要的意义。
技术实现思路
本专利技术主要目的是解决上述问题，提供一种快速钻进剂(KSZJ)及其制造工艺，该钻进剂能够提高深井超深井钻井速度，从而降低勘探开发成本，降低开发风险、保护油气层、提高采收率。为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种快速钻进剂，该快速钻进剂包括质量份数80-120份植物蛋白、质量份数160-240份的水、质量份数24-36份的浓度30-50％的磷酸、质量份数40-60份的二乙烯多胺、质量份数16-24份的磺化剂和PH值调节剂；一种合成该快速钻进剂的制造工艺，为：1)称取质量份数80-120份植物蛋白加入质量份数160-240份水中，在常温下静置100-140分钟后，在恒温45-55℃的条件下，振荡均匀；2)将上述溶液水浴加热到50-70℃，用pH调节剂调节溶液pH值为7-9；3)称取质量份数24-36份浓度30-50％的磷酸，滴入，恒温搅拌反应80-100分钟；4)将上述溶液降温至30-40℃，称取质量份数16-24份磺化剂，滴入，恒温搅拌反应60-80分钟；5)用pH调节剂调节溶液PH值7-9；-->6)称取质量份数40-60份的二乙烯多胺，加入上述溶液，在50-70℃与上述溶液缩聚生成快速钻进剂；磺化剂为发烟硫酸；PH值调节剂为浓度30-50％的氢氧化钠水溶液。本专利技术快速钻进剂的工作原理及有益效果：根据影响钻井速度的因素及作用机理研究，对吸附作用以及润湿反转原理的分析，提出了清洁钻头提高机械钻速钻井液必须具备特殊的性能，该钻井液具有的特殊性能是通过添加快速钻进剂实现的，因此，快速钻进剂分子必须具备以下特性，可概括为以下几方面：(1)能够与岩石及钻屑吸附，使岩石、钻屑以及岩石及其孔隙的润湿性向亲油的方向转变；(2)能够与金属表面有较强的定向吸附作用，能在金属表面形成润滑油膜，提高润滑性降低粘土颗粒在其表面的吸附；(3)能够有效的清除亚微米粒子；(4)具有良好的抗温性能；(5)能够与钻井液体系中的其它处理剂具有良好的配伍性。因此，快速钻进剂分子结构要具有强吸附基团(羟基、羧基、胺基、酰胺基、磷酸基、磺酸基)，同时增加其烃基链的长度，较长的烃基链，能提高吸附后钻具钻屑的疏水性能；由于蛋白质的三级结构，蛋白质分子具备-OH、-NH2、COOH-等官能团以及较长的有机分子链，因此，蛋白质是作为主链的最佳选择，再根据快速钻进剂需具备的特性，再增加特性官能团来实现快速钻进剂特定的功-->能。研究表明蛋白质分子同时具有定向吸附和非定向吸附的能力，前者是指蛋白质和某类特定的表面基团结合；后者是指蛋白质分子无选择性地吸附在固体表面上；在设计中，要充分利用前者，同时避免后者的发生。固体表面的性质对其性能的影响是非常显著的，表面的憎水性以及携带与蛋白质分子极性相反的电荷都有利于蛋白质分子的吸附，但是吸附在表面的蛋白质分子会发生形变，研究发现无论在憎水性还是亲水性表面，蛋白质都会发生形变，因此在设计快速钻进剂分子时，要注意对其分子改性，要增强其定向吸附性能，磷酸基具有极强的定向选择吸附功能，因此，我们可以在蛋白质分子上接枝磷酸基来实现定向选择的目的，使蛋白质分子增强定向吸附功能。由于随着钻井深度的增加，地层温度也逐渐升高，蛋白质作为一种有机高分子，其抗温性能极差，要想将其广泛的用于钻井液体系中，就必须提高其抗温能力，对其进行磺化改性处理，提高抗温性。同时要与多乙烯多胺缩聚，增加其有机分子侧链，增强其与钻头、钻具的吸附，提高有机分子膜的润滑性。因此，本专利技术提供的快速钻进剂，以蛋白质为原料，在其分子侧链上接枝磷酸基后，又对其进行磺化处理，然后与多乙烯多胺缩聚，增加其烃基链的长度，提高其吸附后的疏水性能；该快速钻进剂吸附在岩石、岩屑表面并渗透到孔隙内部，改变水在岩石表面的接触角，使岩石、岩屑表面及其孔隙内表面润湿性实现由水向亲油方向转化；降低岩石表面以及孔隙内部的表面张力，降低毛细管-->力，阻止钻屑粘附钻头和相接触面；能有效的增大金属表面摩阻系数降低率，使金属表面润滑性大幅度提高；能有效的清除微米及亚微米粒子，该快速钻进剂能够提高深井超深井钻井速度，从而降低勘探开发成本，降低开发风险、保护油气层、提高采收率。。具体实施方式：实施例1：一种快速钻进剂，该快速钻进剂包括质量份数100份植物蛋白、质量份数200份的水、质量份数30份的浓度40％的磷酸、质量份数50份的二乙烯多胺、质量份数20份的磺化剂发烟硫酸和PH值调节剂浓度40％的氢氧化钠水溶液。合成该快速钻进剂的制造工艺为：1)称取质量份数100份植物蛋白加入质量份数200份水中，在常温下静置120分钟后，在恒温50℃的条件下，振荡均匀；2)将上述溶液水浴加热到60℃，用pH调节剂调节溶液pH值为8；3)称取质量份数30份浓度40％的磷酸，滴入，恒温搅拌反应90分钟；4)将上述溶液降温至35℃，称取质量份数20份磺化剂，滴入，恒温搅拌反应70分钟；5)用pH调节剂调节溶液PH值8；6)称取质量份数50份的二乙烯多胺，加入上述溶液，在60℃与上述溶液缩聚生成快速钻进剂。该快速钻进剂的有益效果，从如下测试结果表明：-->(一)该快速钻进剂对岩石润湿性的影响：1、接触角测定：应用泥页岩岩心(新疆)，蒸馏水，OCA20型视频接触角测定仪(德国)，电子天平(精度：0.0001g)，电热鼓风恒温干燥箱，渗透率测定仪，烧杯，量筒等。实验方法：选取最容易形成钻头泥包的泥页岩岩心，将页岩岩芯平均分割成6等份(S1、S2、S3、S4、S5、S6)用不同浓度(浓度分别为0、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％)的快速钻进剂处理后，用OCA20型视频接触角测定仪测水滴在岩石的润湿接触角。由于岩石的渗透率比较大，采用动态法测定水滴在岩石上的接触形态，通过透镜成像并录像，然后由计算机程序拟合计算出接触角。由于S1未用快速钻进剂处理，水滴滴到岩石上时，完全铺展润湿，接触角为0，由此可以说明该岩石为强水湿类型。将实验数  岩心编号  快速钻进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速钻进剂，其特征在于：该快速钻进剂包括质量份数８０－１２０份植物蛋白、质量份数１６０－２４０份的水、质量份数２４－３６份的浓度３０－５０％的磷酸、质量份数４０－６０份的二乙烯多胺、质量份数１６－２４份的磺化剂和ＰＨ值调节剂。

【技术特征摘要】
1.一种快速钻进剂，其特征在于：该快速钻进剂包括质量份数80-120份植物蛋白、质量份数160-240份的水、质量份数24-36份的浓度30-50％的磷酸、质量份数40-60份的二乙烯多胺、质量份数16-24份的磺化剂和PH值调节剂。2.根据权利要求1所述的快速钻进剂，其特征在于：所述的磺化剂为发烟硫酸。3.根据权利要求1所述的快速钻进剂，其特征在于：所述的PH值调节剂为浓度30-50％的氢氧化钠水溶液。4.一种合成如权利要求1所述的快速钻进剂的制造工艺，其特征在于：1)称取质量份数80-120份植物蛋白加入质量份数160-240份水中，在常温下静置100-140分钟后，在恒温45-55...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙金生，杨泽星，
申请(专利权)人：中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]