一种具有强封堵性的环保型钻井液制造技术

本发明专利技术公开了一种具有强封堵性的环保型钻井液，包括2‑6％的膨润土、0.3‑0.5％的碳酸钠、0.3‑0.5％的抑制剂、0.2‑0.5％的包被剂、0.1‑0.3％的黄原胶、2‑8％的降滤失剂、2‑5％的封堵剂、1‑4％的碳酸钙、0.5‑4％的润滑剂、25‑250％惰性加重剂；所述纳米封堵剂由包覆AlOOH的碳球、丙烯酰胺、N‑异丙基丙烯酰胺、六亚甲基四胺、反应制得的产品与乙酸乙烯酯‑乙烯共聚乳液复配而成，该环保型钻井液具有封堵性能强，润滑性能强，流变性好，携岩屑能力强，环境友好的特点，尤其适用于环境敏感区地区。

A kind of environmentally friendly drilling fluid with strong plugging

The invention discloses a strong sealing type of drilling fluid, including 2 6% bentonite, 0.3 0.5% sodium carbonate and 0.3 0.5% inhibitors, 0.2 0.5% coating agent, 0.1 0.3% xanthan gum, 2 8% filtration reducing agent, 2 5%, 1 plugging agent 4% calcium carbonate, 0.5 4%, 25 lubricant 250% inert weighting agent; the plugging agent is coated with AlOOH nano carbon spheres, acrylamide, N N-isopropylacrylamide, six methylene amine four, the reaction products and vinyl acetate ethylene copolymer emulsion was this drilling fluid has strong sealing performance, strong lubricating performance, good rheological property, and cutting ability, environment friendly, especially suitable for environmental sensitive area.

【技术实现步骤摘要】
一种具有强封堵性的环保型钻井液
本专利技术涉及石油天然气领域，具体地涉及一种具有强封堵性的环保型钻井液。
技术介绍
近年来，世界各国政府及各国地方政府对钻探施工的废物排放都制订了严格的法律法规。例如：美国环保署规定糠虾试验液LC50(50％致死量)值必须大于30000mg/L时，废弃钻井液才允许向海洋排放。英国、荷兰、挪威要求同时测试钻井废弃物LC50值和生物降解性能，以确定钻井废弃物对海洋环境的长期影响效应。中国国家海洋局2008年发布国家标准《中国海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》，对废弃钻井液排放做了明确规定：油基钻井液和合成钻井液、钻屑不得排放入海，水基钻井液和钻屑满足排放标准并经所在海域主管部门批准后方可排海，一级海域水基钻井液和钻屑的排放标准：96h静水生物毒性LC50≥30000mg/L、Hg含量≤1mg/L、Cd含量≤3mg/L。这些严格的法律法规给钻井液施工及排放带来了严峻的挑战。随着国家新环保法的实施，石油天然气勘探开发过程中的环保问题必须从源头上得到治理，采用环境友好的处理剂和钻、完井液体系是必然要求。目前常规的钻井液体系的处理剂以聚合物大分子包被剂、聚合物中小分子降滤失剂及沥青类防塌剂、磺化类降滤失剂为主。但这些处理剂大部分原料有毒，同时又因为生产工艺的局限，作为终端产品的处理剂仍含部分有毒物质，如聚合物处理剂中残余的丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸等单体，沥青类处理剂中含有较多的稠环芳烃，酚醛树脂类处理剂中剩留的酚、醛类物质等均有较强的生物毒性，这些物质无疑都会对井场周围环境、地下水等造成污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有强封堵性的环保型钻井液，克服了上述现有技术之不足，提供一种既满足钻井生产需要，又能有效保护环境的环保钻井液，本专利技术通过如下技术方案实现：一种具有强封堵性的环保型钻井液，包括2-6％的膨润土、0.3-0.5％的碳酸钠、0.3-0.5的抑制剂、0.2-0.5％的包被剂、0.1-0.3％的黄原胶、2-8％的降滤失剂、2-5％的封堵剂、1-4％的碳酸钙、0.5-4％的润滑剂、25-250％惰性加重剂，各组分含量均为质量含量，以水的质量计。所述封堵剂由按30-50份包覆AlOOH的碳球、10-20份丙烯酰胺、10-20份N-异丙基丙烯酰胺、2-4份六亚甲基四胺、在0.01-0.05份引发剂下反应制得的产品与30-50份的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液在2-5份分散剂的作用下复配而成。该封堵剂封堵效果好、毒性小，具有一定的抗压强度和高的耐温能力，与钻井液具有良好的配伍性能。包覆AlOOH的碳球外再包覆着聚丙烯酰胺-N-异丙基丙烯酰胺材料，具有微米尺寸，内部刚性，外部具有弹性，易进入微孔或微裂缝中，起到架桥封堵的作用，AlO+取代NH4+从而使聚丙烯酰胺-N-异丙基丙烯酰胺材料和AlOOH发生作用而更容易包覆在AlOOH球外面；还有一部分没有包覆到AlOOH上的聚丙烯酰胺-N-异丙基丙烯酰胺材料，具有更小的尺寸，可以进去更小的纳米尺寸的孔或裂缝中，起到架桥封堵的作用，和乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液复配使用达到协同增效的作用，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液会在裂缝处停留形成薄膜，由于聚丙烯酰胺-N-异丙基丙烯酰胺材料的架桥封堵，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液在裂缝周围形成的膜更加不易破，增强封堵效果。N-异丙基丙烯酰胺由于分子内同时有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，使其均聚物具有温度敏感性，在临界溶解温度(40-65℃)以下，溶于水，便于配制钻井液；临界温度以上，大分子链中的极性基团水化程度减少，疏水链段从溶液中析出，产生分子内和分子间缔合，呈凝胶状，可贴附在井壁，具有好的封堵性能和抗温和抗盐性能。六亚甲基四胺，在低温下比较稳定，所以在合成过程中，六亚甲基四胺并没有参与反应(50-60℃)，当封堵剂到达地层下部易垮塌，温度在100℃以上的层位时，六亚甲基四胺在高温环境中(100℃以上)会分解生成甲醛，甲醛能与酰胺基团发生反应，使聚丙烯酰胺-N-异丙基丙烯酰胺发生交联，形成凝胶，提高封堵剂的抗温能力。所述的封堵剂的制备方法，包括以下步骤：1)制备包覆AlOOH的碳球将葡萄糖溶解到去离子水中，制成葡萄糖溶液，在160-180℃下进行水热反应4-6h，反应结束后冷却到室温，离心过滤，洗涤，烘干，制得碳球；在搅拌的条件下向偏铝酸钠溶液中加入稀硫酸，调节溶液的pH为4，再向溶液中加入尿素和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌，直到溶液澄清，然后在搅拌的情况下加入制得的碳球，加热90-100℃，3-5h，冷却到室温，用去离子水洗涤三次，烘干，制得包覆AlOOH的碳球；2)制备环保型水基钻井液用封堵剂向去离子水中加入30-50份包覆AlOOH的碳球，10-20份丙烯酰胺，10-20份N-异丙基丙烯酰胺，2-4份六亚甲基四胺，60℃搅拌均匀；在氮气保护下，缓慢加入0.01-0.05份引发剂，50-60℃加热反应2-4小时，得到胶液，向胶液中加入水，2-5份分散剂，搅拌均匀后，缓慢加入30-50份乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，即得环保型水基钻井液用封堵剂。所述步骤2)中的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁基脒二盐酸盐的一种。所述步骤2)中的分散剂为斯盘80或吐温80。所述包被剂由丙烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠、硅烷偶联剂、氯化铝共聚而成。所述的包被剂通过硅烷偶联剂在包被剂的有机大分子和无机铝离子之间架起“分子桥”，使铝离子很好的接到大分子上。包被剂大分子上引入三价铝离子，可以实现对粘土表面的快速吸附，达到强包被作用。所述的包被剂中的丙烯酸重量份为10-15、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸重量份为10-12、对苯乙烯磺酸钠重量份为2-5、硅烷偶联剂重量份为0.05-0.1、氯化铝重量份为0.2-0.5。所述包被剂的制备方法，包括如下步骤：向反应釜中加入100-120份的水，将10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的对苯乙烯磺酸钠、0.05-0.1份的硅烷偶联剂和0.2-0.5份的氯化铝加入到反应釜中，然后搅拌溶解得到混合水溶液，然后调节水溶液pH至8-12，之后通氮气维持10-20min，向反应釜中加入0.2-0.5重量份引发剂，在20-60℃条件下，反应2-7h制得胶液，将制得到的胶液在温度90℃下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎机粉碎，制得钻井液用抗高温抗盐包被剂；所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷和异丁基三乙氧硅烷的一种或组合；所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物。该包被剂含有磺酸基团、苯环等结构，具有很强的抗温、抗盐性能。此外引入三价铝离子，可以实现粘土表面的快速吸附，提高了包被剂的包被作用。所述降滤失剂为改性淀粉降滤失剂，优选地，所述降滤失剂为预糊化木薯淀粉。所述的润滑剂为植物油改性润滑剂，优选地，所述植物油改性润滑剂为蓖麻油改性润滑剂。所述的抑制剂选自聚胺、聚醚胺的一种或多种。所述的碳酸钙为600目-1500目的碳酸钙。所述惰性加重剂为重晶石。本专利技术的有益效果为：该具有强封堵性的环保型钻井液具有很好的热稳定性，滤失量很低，采用的封堵剂和碳酸钙可以有效的封堵孔喉从纳米级一直到接近毫米级，具有强封堵性能，和传统的钻井液相比具有更好的抑制泥页岩水化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有强封堵性的环保型钻井液，其特征在于，包括2‑6％的膨润土、0.3‑0.5％的碳酸钠、0.3‑0.5的抑制剂、0.2‑0.5％的包被剂、0.1‑0.3％的黄原胶、2‑8％的降滤失剂、2‑5％的封堵剂、1‑4％的碳酸钙、0.5‑4％的润滑剂、25‑250％惰性加重剂，各组分含量均为质量含量，以水的质量计；所述封堵剂由按30‑50份包覆AlOOH的碳球、10‑20份丙烯酰胺、10‑20份N‑异丙基丙烯酰胺、2‑4份六亚甲基四胺、在0.01‑0.05份引发剂下反应制得的产品与30‑50份的乙酸乙烯酯‑乙烯共聚乳液在2‑5份分散剂的作用下复配而成；所述包被剂由丙烯酸、2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠、硅烷偶联剂、氯化铝共聚而成；优选地，所述的包被剂中的丙烯酸重量份为10‑15、2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸重量份为10‑12、对苯乙烯磺酸钠重量份为2‑5、硅烷偶联剂重量份为0.05‑0.1、氯化铝重量份为0.2‑0.5。

【技术特征摘要】
1.一种具有强封堵性的环保型钻井液，其特征在于，包括2-6％的膨润土、0.3-0.5％的碳酸钠、0.3-0.5的抑制剂、0.2-0.5％的包被剂、0.1-0.3％的黄原胶、2-8％的降滤失剂、2-5％的封堵剂、1-4％的碳酸钙、0.5-4％的润滑剂、25-250％惰性加重剂，各组分含量均为质量含量，以水的质量计；所述封堵剂由按30-50份包覆AlOOH的碳球、10-20份丙烯酰胺、10-20份N-异丙基丙烯酰胺、2-4份六亚甲基四胺、在0.01-0.05份引发剂下反应制得的产品与30-50份的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液在2-5份分散剂的作用下复配而成；所述包被剂由丙烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠、硅烷偶联剂、氯化铝共聚而成；优选地，所述的包被剂中的丙烯酸重量份为10-15、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸重量份为10-12、对苯乙烯磺酸钠重量份为2-5、硅烷偶联剂重量份为0.05-0.1、氯化铝重量份为0.2-0.5。2.如权利要求1所述的具有强封堵性的环保型钻井液，其特征在于，所述的封堵剂的制备方法，包括以下步骤：1)制备包覆AlOOH的碳球将葡萄糖溶解到去离子水中，制成葡萄糖溶液，在160-180℃下进行水热反应4-6h，反应结束后冷却到室温，离心过滤，洗涤，烘干，制得碳球；在搅拌的条件下向偏铝酸钠溶液中加入稀硫酸，调节溶液的pH为4，再向溶液中加入尿素和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌，直到溶液澄清，然后在搅拌的情况下加入制得的碳球，加热90-100℃，3-5h，冷却到室温，用去离子水洗涤三次，烘干，制得包覆AlOOH的碳球；2)制备封堵剂向去离子水中加入30-50份包覆AlOOH的碳球，10-20份丙烯酰胺，10-20份N-异丙基丙烯酰胺，2-4份六亚甲基四胺，60℃搅拌均匀；在氮气保护下，缓慢加入0.01-0.05份引发剂，50-60℃加热反应2-4小时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广环，黄达全，王伟忠，龙涛，张健，苏君，马红，曹孜英，王运动，舒儒宏，郭剑梅，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12