一种新型泡沫钻井液体系及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型泡沫钻井液体系及其制备方法。该新型泡沫钻井液体系是在研制的新型起泡稳泡剂的基础上研制的。该新型起泡稳泡剂具有结构新颖、性能优良的优点，少量起泡稳泡剂即可产生大量泡沫，且泡沫半衰期可达常规起泡剂3倍以上。单一起泡稳泡剂就能达到现有多种起泡剂复配的效果，且加量更少。基于所述新型起泡稳泡剂研制的新型泡沫钻井液体系，在起泡稳泡剂加量很少时，半衰期可长达7.1 d，明显优于常规起泡剂所配制的泡沫钻井液的半衰期。新型泡沫钻井液体系具有良好的性能，可抗温120℃，抗盐10%，抗岩屑污染12%，泥页岩回收率90%以上，线膨胀量降低率80%以上，在80/120目砂石中无漏失，在40/80目砂石中漏失量1.2 ml以下，能有效满足现场施工要求。

A new foam drilling fluid system and its preparation method

The present invention relates to a new foam drilling fluid system and a preparation method. The new foam drilling fluid system was developed on the basis of a new foam stabilizer developed. The new foam stabilizing agent has the advantages of novel structure and excellent performance. A small amount of foam stabilizer can produce a large number of bubbles, and the half life of the foam can be more than 3 times that of the conventional foaming agent. A single bubble stabilizer can achieve the effect of a variety of existing foaming agents, with less amount added. Based on the new model of foaming foam drilling fluid system developed in the foam agent, frothing agent dosage is little, half-life of up to 7.1 D, was obviously superior to conventional foaming agent foam drilling fluid mixed with the half-life. New type of foam drilling fluid system has good performance, can resist the temperature of 120 C, 10% salt resistance, resistance to cutting pollution 12%, shale recovery rate of more than 90%, to reduce the amount of linear expansion rate of more than 80%, in 80/120 no mesh sand leakage in 40/80 mesh sand leakage in 1.2 below ml requirements effectively meet the construction site.

【技术实现步骤摘要】
一种新型泡沫钻井液体系及其制备方法
本专利技术属于石油与天然气钻井
，涉及一种新型泡沫钻井液体系及其制备方法。
技术介绍
泡沫钻井液与常规钻井液相比，钻井液密度低，能提高钻井机械钻速，可解决地层漏失等问题，并且滤失量低，储层伤害低，现场应用前景十分广泛。泡沫钻井液一般由起泡剂、稳泡剂、增粘剂、降滤失剂、增重剂等处理剂制备而成，其中起泡剂是核心处理剂之一，它是使泡沫易于产生并在产生后有一定稳定性的处理剂。起泡剂主要类型包括阴离子型、阳离子型、两性型、非离子型，其中阴离子型起泡剂起泡性能高，应用广，使用效果好，价格适中且来源广。目前常用泡沫钻井液是对现有起泡剂进行优选，并与其它处理剂复配而研制的，处理剂加量多，泡沫稳定性差，成本高，半衰期短。目前起泡剂的研究主要集中在利用现有的表面活性剂，进行优选与复配，而在起泡剂分子结构设计方面的研究比较少，且很多是针对起泡剂的耐油性、抗温性等方面进行设计合成的，未从提高起泡质量比如增加起泡量、延长半衰期的角度进行设计，且加量较高，不利于降低成本。专利CN201610821642.7公开了一种泡沫钻井液，包括第一发泡剂、第二发泡剂、无机纤维和水，第一发泡剂的质量百分比为2％～4％，第二发泡剂的质量百分比为1％～2％，且第一发泡剂用量为第二发泡剂用量两倍，无机纤维的质量百分比为1％～3％，余量为水。常温常压条件下，将无机纤维分散于去离子水中进行预水化处理8h～12h，然后再加入第一发泡剂和第二发泡剂，60℃～80℃搅拌均匀，以5000r/min～8000r/min的转速起泡3min～5min，即得泡沫钻井液。该泡沫钻井液半衰期最高达80min，非常低，且其发泡剂用量较高，成本高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，在研制的新型起泡稳泡剂的基础上，本专利技术提供一种新型泡沫钻井液体系及其制备方法，该新型泡沫钻井液体系在起泡稳泡剂加量很少时，半衰期可长达7.1d，明显优于常规起泡剂所配制的泡沫钻井液的半衰期。新型泡沫钻井液体系具有良好的性能，可抗温120℃，抗盐10％，抗岩屑污染12％，泥页岩回收率90％以上，线膨胀量降低率80％以上，在80/120目砂石中无漏失，在40/80目砂石中漏失量1.2ml以下，能有效满足现场施工要求。本专利技术提供了如下的技术方案：一种新型泡沫钻井液体系，包括如下组分：0.2wt％起泡稳泡剂；0.2wt％稳泡剂；0.8wt％增粘剂；0.2wt％降滤失剂；0.1wt％～1wt％增重剂；余量为水；其中各组分的质量百分比的基准为水。在上述方案中优选的是，所述起泡稳泡剂的分子式如式(Ⅰ)所示：在上述任一方案中优选的是，所述稳泡剂是羧甲基纤维素(CMC)，外观：白色，无臭、无味，具吸湿性颗粒；水分≤7％；pH＝7.0～8.0；细度(筛孔0.9mm筛余)≤8％。在上述任一方案中优选的是，所述稳泡剂是生物聚合物XC，外观：淡黄色粉末；水分≤8％；pH＝7.0～8.0；细度(筛孔0.9mm筛余)≤5％。在上述任一方案中优选的是，所述增粘剂是聚阴离子纤维素(PAC)类化合物，外观：白色粉末；水分≤6％；pH＝7.0～8.0；特性粘度100ml/g：≥9；细度(筛孔0.9mm筛余)≤6％。在上述任一方案中优选的是，所述增粘剂是羟乙基纤维素(HEC)，外观：白色粉末；水分≤6％；pH＝7.0～8.0；特性粘度100ml/g：≥8；细度(筛孔0.9mm筛余)≤8％。在上述任一方案中优选的是，所述降滤失剂是褐煤树脂(SPNH)或羟丙基淀粉(HPS)；褐煤树脂，外观：黑褐色粉末；水分≤10％；水不溶物≤10％；高温高压滤失量≤20ml；羟丙基淀粉，外观：白色粉末；水分≤11％；水不溶物≤9％；高温高压滤失量≤18ml。在上述任一方案中优选的是，所述增重剂是重晶石或碳酸钙；重晶石，外观：白色粉末；纯度≥98％；密度：3.9g/cm3～4.2g/cm3；细度(筛孔0.9mm筛余)≤1％；碳酸钙，外观：白色粉末；纯度≥98％；密度：2.7g/cm3～2.9g/cm3；酸不溶物≤1％；细度(筛孔0.9mm筛余)≤1％。在上述任一方案中优选的是，所述起泡稳泡剂的制备方法，异十二醇在催化剂BF3-乙醚溶液作用下与环氧醚反应生成醇醚，然后依次与氯磺酸、氢氧化钠反应生成所述起泡稳泡剂。在上述任一方案中优选的是，所述起泡稳泡剂的制备方法，包括以下各步骤：(1)将1,3-丙二醇、环氧氯丙烷和四丁基硫酸氢铵混合搅拌；滴入50％NaOH水溶液，继续搅拌；分液后分出有机相，在有机相中加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇和环氧氯丙烷，得到环氧醚；(2)在四聚丙烯中缓慢滴加冷浓硫酸搅拌，将得到的混合物滴加至50％NaOH水溶液中，搅拌，分液后分出有机相，在有机相中加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇和四聚丙烯，得到异十二醇；(3)在步骤(2)制备的异十二醇中滴入BF3-乙醚溶液，搅拌、升温，在搅拌下滴加步骤(1)制备的环氧醚，升温搅拌，用2％NaOH水溶液中和至pH＝7，分液后分出有机相，蒸馏除去异十二醇和环氧醚，得到醇醚；(4)在步骤(3)制备的醇醚中，搅拌滴加氯磺酸，除去HCl气体，搅拌，用2％NaOH乙醇溶液中和至pH＝7，加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇，得到所述起泡稳泡剂。在上述任一方案中优选的是，步骤(1)中，1,3-丙二醇、环氧氯丙烷和四丁基硫酸氢铵的用量比为70ml～100ml：150ml～250ml：5g～15g。在上述任一方案中优选的是，步骤(1)中，所述1,3-丙二醇、所述环氧氯丙烷和所述四丁基硫酸氢铵在35℃～45℃下搅拌。在上述任一方案中优选的是，步骤(1)中，所述50％NaOH水溶液与所述1,3-丙二醇的用量体积比为500ml～650ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(1)中，加入所述50％NaOH水溶液后，继续在55℃～65℃搅拌2h～3h。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，所述四聚丙烯与所述1,3-丙二醇的用量体积比为200ml～300ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，所述冷浓硫酸在0℃逐滴缓慢滴加，所述冷浓硫酸与所述1,3-丙二醇的用量体积比为60ml～70ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，加入所述冷浓硫酸后搅拌2h～3h。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，所述50％NaOH水溶液与所述1,3-丙二醇的用量体积比为150ml～250ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，在10℃～20℃温度下，向所述50％NaOH水溶液滴加所述四聚丙烯和所述冷浓硫酸的混合物，搅拌2h～3h。在上述任一方案中优选的是，步骤(3)中，所述BF3-乙醚溶液与所述1,3-丙二醇的用量体积比为5ml～10ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(3)中，在步骤(2)产物异十二醇中滴入BF3-乙醚溶液，搅拌片刻升温至35℃～45℃。在上述任一方案中优选的是，步骤(3)中，在搅拌条件下逐滴加入步骤(1)产物环氧醚，滴完后升温至75℃～85℃，搅拌4h～6h。在上述任一方案中优选的是，步骤(4)中，所述氯磺酸与所述1,3-丙二醇的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型泡沫钻井液体系，特征在于由如下组分构成：0.2wt％起泡稳泡剂；0.2wt％稳泡剂；0.8wt％增粘剂；0.2wt％降滤失剂；0.1wt％～1wt％增重剂；余量为水；其中各组分的质量百分比的基准为水。

【技术特征摘要】
1.一种新型泡沫钻井液体系，特征在于由如下组分构成：0.2wt％起泡稳泡剂；0.2wt％稳泡剂；0.8wt％增粘剂；0.2wt％降滤失剂；0.1wt％～1wt％增重剂；余量为水；其中各组分的质量百分比的基准为水。2.根据权利要求1所述的新型泡沫钻井液体系，其特征在于：所述起泡稳泡剂的分子式如式(Ⅰ)所示：3.根据权利要求1所述的新型泡沫钻井液体系，其特征在于：所述稳泡剂是羧甲基纤维素，外观：白色，无臭、无味，具吸湿性颗粒；水分≤7％；pH＝7.0～8.0；细度(筛孔0.9mm筛余)≤8％。4.根据权利要求1所述的新型泡沫钻井液体系，其特征在于：所述稳泡剂是生物聚合物XC，外观：淡黄色粉末；水分≤8％；pH＝7.0～8.0；细度(筛孔0.9mm筛余)≤5％。5.根据权利要求1所述的新型泡沫钻井液体系，其特征在于：所述增粘剂是聚阴离子纤维素类化合物，外观：白色粉末；水分≤6％；pH＝7.0～8.0；特性粘度100ml/g：≥9；细度(筛孔0.9mm筛余)≤6％。6.根据权利要求1所述的新型泡沫钻井液体系，其特征在于：所述增粘剂是羟乙基纤维素，外观：白色粉末；水分≤6％；pH＝7.0～8.0；特性粘度100ml/g：≥8；细度(筛孔0.9mm筛余)≤8％。7.根据权利要求1所述的新型泡沫钻井液体系，其特征在于：所述降滤失剂是褐煤树脂或羟丙基淀粉；褐煤树脂，外观：黑褐色粉末；水分≤10％；水不溶物≤10％；高温高压滤失量≤20ml；羟丙基淀粉，外观：白色粉末；水分≤11％；水不溶物≤9％；高温高压滤失量≤18ml。8.根据权利要求2所述的新型泡沫钻井液体系，其特征在于：所述起泡稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志勇，孙晗森，宋吻吻，王德桂，张丰琰，马洪涛，张申申，刘华康，
申请(专利权)人：中联煤层气有限责任公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11