基本上无钠的活性粘土层钻井泥浆制造技术

本发明专利技术的钻井泥浆，其中的钾成分来自羧甲基纤维素醚的钾盐，该盐是将纤维素用氢氧化钾进行初步活化，再用一氯化醋酸进行羧甲基化而制得。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含钾钻井泥浆。已经知道在钻井操作中，钻孔的稳定性是决定钻井能否取得成功的最重要的因素之一。造成钻孔不稳定的实际原因包括浸蚀和构成岩层粘土的弥散，结果出现空穴，造成卡管以至钻孔报废。此外如粘土弥散至泥浆中会降低钻井速度。避免此种故障可采取的适当措施是在钻井泥浆中补充钾盐以减轻粘土的水化作用。此时钾离子可以和粘土中的钠离子发生交换，由于形成特别的结构使粘土水化的趋势减弱，因而稳定性增强。已知的这种钻井泥浆可以通过把钾盐(通常是氯化钾或碳酸钾)加入到含有粘土，增粘剂，滤失剂以及适量的流化剂，适量的加重剂，适量的封堵剂及适量的表面活化剂的基溶液中来得到。应用最广的增粘剂和/或滤失剂是羧甲基纤维素钠。通常以聚合度在500至1500这一范围内的羧甲基纤维素醚的钠盐作为增粘剂，而当其聚合度在150至500的范围内时用作降失水剂。在钻井泥浆中应用羧甲基纤维素醚时显然还应连续地补充聚合物。因为聚合物在机械，热及氧化的作用下会发生降解作用，使得在应用钠盐时钠离子浓度不断增加而可能与钾离子的浓度相等，甚至超过钾离子的浓度，此时就不再能够保持钻孔的稳定，除非同时也连续地补充钾盐来恢复其最佳浓度。所以当使用羧甲基纤维素钠时必须连续不断地补充羧甲基纤维素及钾盐。但在实行上述过程中需连续不断地对钻井泥浆进行测试，测试不仅涉及其粘度及失水量，还涉及含钾的浓度。本申请人意外地发现现有技术的缺点可以借助于以羧甲基纤维素钾(通常是使用羧甲基纤维素醚的钾盐)来代替钾盐与羧甲基纤维素醚的钠盐的方法来克服。使用羧甲基纤维素醚的钾盐可以在实际上防止在钻井泥浆中发生前述的钠离子超量供给失控的现象，这种方法的显著优点是只须对一种添加剂进行有关的测量，涉及控制泥浆的流变与失水特性，及抑制粘土来代替对纤维素聚合物与钾盐的分别测量。本申请人还意外地发现公知的钾离子对粘土因水化作用而发生膨胀的抑制作用，当在以羧甲基纤维素醚的盐类的形式来提供钾离子时比使用氯化钾或碳酸钾时有所促进。即在同样泥浆中，从羧甲基纤维素醚的钾盐中进入钻井泥浆的钾离子与从氯化钾及羧甲基纤维素醚的钠盐的混合物中进入钻井泥浆的钾离子，在其数量相同的情况下，对各种粘土来说，前者比后者有明显较高的抑制效果。“羧甲基纤维素醚”意谓其类的产品成份都可以借助于羧甲基化的纤维素中的脱水葡萄糖单元的羟基群的部分或全部取代来获得。纤维素类的聚合体的链长的典型的多分散特性及变化这种多分散特性的可能性，羧甲基取代基在锐水葡萄糖环上(当在每个脱水葡萄糖单元上的取代基组确实少于三个时)和沿聚合链上更换和控制分布的可能性，以及调整羧甲基醚的化学构造(借助于沿链引入少量的其它取代基)使羧甲基纤维素醚产品彼此间具有不同的应用效果而使广泛多样化的特征成为可能。在羧甲基纤维素醚类的化合物中，通常所说的羧甲基纤维素(CMC)是公知的，该化合物具有高或低的聚合度，或是低或高的取代程度。还有所说的聚阴离子纤维素(PAC)，该化合物正如本专业的技术人员所熟知的在溶液中可显示出很好的流变特性，较高的保持力，较大的电解质容限以及对粘土比所说获得的CMC类产品具有较强的制能力。羧甲基纤维与聚阴离子纤维素间的区别，正如本专业的技术人员所熟知的，不仅在其化学主要成份上，而更表现于其性能的不同，这一点将在下面的实例中加以说明。如本专利技术所公开的，对于所有的羧甲基纤维素醚类的化合物，用其钾盐代替(而不用)钠盐都是有益的。本专利技术的含钾钻井泥浆，如前所述含有羧甲基纤维素醚的钾盐，该钾盐是从聚阴离子纤维素的钾盐与羧甲基纤维素的钾盐中精选出来的。就聚阴离子纤维素的钾盐来说，该盐在这里系指具有以下特征的羧甲基纤维素醚a)具有抗电解质的特性(在纯制的产品中测定)，表示为高于0.9的比值。在4%氯化钠溶液和蒸馏水间分别测量以重量计为0.6%的粘度。b)应用于大多数的钻井泥浆中，在温度高达150℃时具有降失水能力。而就用于钻井泥浆的羧甲基纤维素的钾盐来说，系指其最低限度羧甲基的取代度为0.8，其抗电离度(按前文中的规定)低于0.9，并且有通常的降失水能力。羧甲基纤维素醚的钾盐已为公知，该化合物在本专利技术中被使用时是借助下述过程获得首先将纤维素在有稀释剂(或没有)时用氢氧化钾活化(氢氧化钾与纤维素的重量比在0.1至1.6的范围之内)，然后用一氯化醋酸(或其盐类)将纤维素醚化。一氯化醋酸(或其盐类)表示为酸，对纤维素的重量比在0.2至1.4范围内。从所制得的成品中除去稀释剂(如果用了的话)再加以干燥后研磨成所需的颗粒状。所获得的产物中除羧甲基纤维素醚的钾盐外尚有副产物(氯化钾及甘乙醇酸钾)，如有必要乙醇酸钾可用溶剂提取法除去，最好使用在反应中用同样的稀释剂，该稀释剂(即水醇混各物)。产物的分析特性可借助通常的技术作出，其取代度，滴定度，聚合度，粘度均可将产物在水溶液中电离(或不电离)时确定对产物性能的评价可以参照“石油公司材料协会”(OCMA)与“美国石油协会”(API)的标准及使用范(Fann)氏粘度计来得出。特别是(但并非限定如此)本专利技术的用于水基含钾钻井泥浆的羧甲基纤维素钾的制备是从纤维素开始的。制备的步骤包括对纤维素作机械研磨;使磨碎的纤维素在水合醇介质中弥散(以采用异丙醇水溶液为最佳);然后对水合醇介质中的纤维素进行化学浸蚀，先用氢氧化钾在水溶液中进行化学反应，时间为0.5至2小时。然后在氯醋酸溶液(以一氯化醋酸在上面反应中的那种稀释剂溶液为最佳)并在30℃至70℃的温度范围内(最好是在40℃至50℃之间)处理2至6小时，再过滤得到的羧甲基纤维素钾，然后在达到120℃的温度下进行干燥。羧甲基纤维素醚类的钾盐，以混有它种钾盐的粗制品状态，或精制或部分精制的产品用于钻井泥浆时，其在该浆液中的浓度为0.1%至5%(产品重量和浆液重量相对百分比)。本专利技术的含钾钻井泥浆中除含有羧甲基纤维素醚的钾盐外还包括有适量的副产品水，并含有下述浓度的各种组分-粘土，含量为2至8%以重量计;-适量的流化剂，含量为0.05%至2%以重量计-适量的封堵剂，含量为5%至30%以重量计-适量的表面活性剂，含量为0.5%至2%以重量计，-适量的加重剂，-适量的润滑剂，所有的百分比均系相对钻井泥浆的总重量而言。须注意在一些特殊情况下，粘土基浆可以不用。羧甲基纤维素钾与前述的羧甲基纤维素纳的聚合度相同。对于粘土组分可以选自膨润土，硅镁土和海泡石(可以取自其中任一种或是其混合物)。对于流化剂，可以选自丹宁，，碱金属聚磷酸盐，处理过的木质素，木质素磺酸盐尤其是磺化木质素铁及磺化木质素铬。对于增重剂可以选用氧化钡，石灰石，赤铁砂，磁铁矿和菱铁矿。对于润滑剂可以选用矿物或植物油类，乳化液，表面活性剂。封堵剂可以是薄片状，此时以选用玻璃纸云母及蛭石为最佳。也可以是颗粒状，此时以选用石灰石，硬沥青或杏壳为最佳。最后还可以采用纤维，此时以选用石棉，稻草茎及植物纤维为最佳。下面提供的一些实例是为了对本专利技术作出更好的说明而提出的，但应注意本专利技术的内容并不仅限于这几个实例。例1用100克长宽各为5mm而厚度为1mm的纤维素与500CC的无水甲醇一起置入旋转叶片捏合机。上述成分被捏合均匀后，用G3号古奇滤器(Gooch G3)在水泵真空条件下，将纤维素压入进行过滤，尽可能全部地除去其本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含有水，适量的粘土，增粘剂和／或降失水剂，适量的流化剂，适量的封堵剂，适量的表面活性剂，适量的增重材料，适量的润滑剂的含钾钻井泥浆，其中各成分相对于钻井泥浆总重量的百分比如下：粘土为２％至８％；流化剂为０．０５％至２％，封堵剂为５％至３０％；表面活性剂为０．５％至２％；其特征是上述增粘剂和／或降失水剂是羧甲基纤维素醚的钾盐。

【技术特征摘要】
IT 1986-6-5 20682A/861.包含有水，适量的粘土，增粘剂和/或降失水剂，适量的流化剂，适量的封堵剂，适量的表面活性剂，适量的增重材料，适量的润滑剂的含钾钻井泥浆，其中各成分相对于钻井泥浆总重量的百分比如下粘土为2%至8%；流化剂为0.05%至2%，封堵剂为5%至30%；表面活性剂为0.5%至2%；其特征是上述增粘剂和/或降失水剂是羧甲基纤维素醚的钾盐。2.按权利要求1所述的钻井泥浆，其特征是上述羧甲基纤维素醚的钾盐是从聚阴离子纤维素和羧甲基纤维素的钾盐中选出的，其中聚阴离子纤维素的钾盐是一种具有下列性质的羧甲基纤维素醚的盐类a)抗电解质性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉赛普拉登蒂，赛尔吉奥帕兰波，吉奥瓦尼祖卡，
申请(专利权)人：阿吉普联合股票公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]