一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素及其制备方法，属于石油天然气资源勘探开发及天然高分子材料制备领域。本发明专利技术涉及的用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素是由2wt％～12wt％的纤维素浆料，20wt％～42wt％的二水草酸，0.25wt％～3.5wt％的高价金属盐，余量为水在95℃～100℃和机械搅拌条件下反应3h～5h制得。产品尺寸为20μm～80μm，具有无毒、无荧光、环保、成本低等优点，可实现对油气储层微孔隙和微裂缝的有效封堵，同时，由于使用天然生物材料制得，经过一段时间后自行降解，可实现自动解封，从而起到保护储层的目的。

Microcrystalline cellulose as a temporary plugging agent for drilling fluid reservoir protection and its preparation method

The invention relates to a microcrystalline cellulose used as a temporary plugging agent for drilling fluid reservoir protection and a preparation method thereof, belonging to the field of petroleum and natural gas resources exploration and development and natural polymer material preparation. The microcrystalline cellulose used as temporary plugging agent for drilling fluid reservoir protection is prepared from 2wt%~12wt% cellulose slurry, 20wt%~42wt% oxalic acid dihydrate, 0.25wt%~3.5wt% high valent metal salt, and the residual water is reacted for 3h~5h under 95~100 C and mechanical stirring conditions. The size of the product is 20-80 micron. It has the advantages of non-toxicity, non-fluorescence, environmental protection and low cost. It can plug the micro-pores and micro-fractures of oil and gas reservoirs effectively. At the same time, it can be decomposed automatically after a period of time because of the use of natural biomaterials, so as to protect the reservoir.

【技术实现步骤摘要】
一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素及其制备方法
本专利技术涉及石油天然气资源勘探开发及天然高分子材料制备领域，具体而言涉及一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素及其制备方法。
技术介绍
随着非常规储层的持续快速开发，钻井过程中储层保护成为一项技术难题。钻井过程中可能面临井塌、缩径、井漏等一系列的井下复杂，钻井液技术关系着钻井成败，储层多为孔隙或裂缝较为发育的地层，钻井过程中任由钻井液进入储层，势必造成储层伤害，严重影响后期采收效率。传统钻井液中存在重晶石、黏土等固相颗粒及难降解的高分子物质，非常容易造成储层孔隙或裂缝被重晶石封堵或被聚合物封堵，这给后期储层改造增加了负担。无论油基钻井液或是水基钻井液，添加微米材料能够封堵页岩储层中的微裂隙，有助于解决页岩微裂隙漏失引起的井壁稳定问题，对储层进行临时封堵，钻井过程中有效阻止钻井液及钻井液中的对储层有害物质进入储层，待完井结束后，封堵剂可自行降解或通过简单的处理清除。目前的储层保护剂已发展有细目碳酸钙、沥青质、油溶性树脂等。但这些材料都存在一些弱点：碳酸钙比较刚性，对孔隙封堵并不严密，仍有较多钻井液会流入储层，沥青质或油溶性树脂类产品存在有荧光和毒性的问题，会对录井及环保产生一定的影响，且沥青质或油溶性树脂的解封比较困难。具有强抑制性和封堵性的钻井液是解决储层井壁失稳的关键。因此，开发出一种低荧光、无毒、可自动解封的储层保护暂堵剂具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术主要目的是提供一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素，具有封堵能力强、无毒、无荧光、环保、低成本、抗高温、抗盐且可自行降解等功能。本专利技术的另一目的是提供一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素的制备方法。为实现上述目的，一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素，由以下质量分数的各组分制备而成：纤维素浆料2％～12％二水草酸20％～42％高价金属盐0.25％～3.5％余量为水，所述纤维素浆料为漂白木浆、漂白草浆、棉浆、溶解浆、二次纤维、未漂木浆或未漂草浆中的一种或几种组成的混合物；所述的高价金属盐为无水三氯化铁、六水三氯化铁、无水氯化铝、六水三氯化铝、氯化锌中的一种或几种组成的混合物。一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素的制备方法，采用高价金属盐催化的草酸水解纤维素浆料方法制成，包括下述步骤：(1)将二水草酸加入到在10℃～30℃条件下的反应器中，然后加入水，搅拌5min～10min，然后加入高价金属盐，搅拌5min后，然后加入纤维素浆料，升温至95℃～100℃之间，反应温度控制在95℃～100℃之间持续搅拌3h～5h，然后反应液不经冷却直接在2000r/min～6000r/min的转速下离心3min～10min，得上清液和沉淀两部分；(2)对步骤(1)中离心分离得到的上清液部分进行减压蒸馏除去50％～80％水分，然后剩余上清液在85℃～95℃条件下加热5min～10min，冷却至0℃～20℃后静置0.5h～1h，抽滤回收二水草酸；(3)对步骤(1)中离心分离得到的沉淀部分先用蒸馏水分散，采用的蒸馏水与沉淀的体积比为5∶1～10∶1，然后在2000r/min～6000r/min的转速下离心3min～10min，此离心洗涤至少1次，洗涤后的沉淀经进一步冷冻干燥或喷雾干燥得微晶纤维素产品。其中，在步骤(1)中所述的搅拌为机械搅拌，转速均为100r/min～500r/min。在步骤(3)中，所述离心洗涤至少1次，优选地，离心洗涤2～5次。经上述步骤制备的用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素，尺寸为20μm～80μm。有益效果1.本专利技术制备的用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素，无毒、无荧光、环保、成本低，可实现对孔隙和微裂缝的有效封堵。由于使用天然生物材料制得，在储层环境下经过一段时间后自行降解，可实现解封。2.本专利技术制备的用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素，在钻井液中抗温达180℃，耐盐达饱和。3.本专利技术的用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素的制备方法，操作简单，成本低廉，水解液可循环利用，草酸可采用重结晶方式回收，对环境污染小。附图说明图1为根据实例1的氯化铁催化草酸水解漂白杨木浆制备的微晶纤维素扫描电镜图片。具体实施方式以下实施例仅是作为本专利技术的实施方案的例子列举，并不对本专利技术构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本专利技术的实质和构思的范围内的修改均落入本专利技术的保护范围。实施例1：将75g二水草酸加入到在20℃条件下的三口圆底烧瓶中，然后加入100g的水和1g六水三氯化铁，搅拌5min后，加入5g绝干的漂白杨木浆，用油浴升温至100℃，并维持在100℃条件下机械搅拌3h，搅拌速度为300r/min。然后不经冷却直接对反应液进行离心，设置离心机转速为3000r/min，运转时间为3min，离心后将上清液移出到圆底烧瓶中，减压蒸馏除去约50g水，然后在95℃条件下加热5min，然后自然冷却至20℃，静置1h，抽滤，滤饼自然风干回收二水草酸。上述离心后沉淀部分用200mL蒸馏水分散，然后在离心机转速为3000r/min和运转时间为3min的条件下离心，除去上清液，此洗涤过程进行3次，然后对沉淀进行冷冻干燥得微晶纤维素，即为钻井液用储层保护暂堵剂。得率为91％，粒径仪分析，90％的粒径分布在25μm～60μm之间。实施例2：将35g二水草酸加入到在20℃条件下的三口圆底烧瓶中，然后加入100g的水和2g六水三氯化铁，搅拌5min后，加入10g绝干的漂白云杉木浆，用油浴升温至95℃，并维持在95℃条件下机械搅拌5h，搅拌速度为300r/min。然后不经冷却直接对反应液进行离心，设置离心机转速为4000r/min，运转时间为3min，离心后将上清液移出到圆底烧瓶中，减压蒸馏除去约50g水，然后在95℃条件下加热5min，然后自然冷却至20℃，静置1h，抽滤，滤饼自然风干，回收二水草酸。上述离心后沉淀部分用300mL蒸馏水分散，然后在离心机转速为3000r/min和运转时间为3min的条件下离心，除去上清液，此洗涤过程进行2次，然后对沉淀进行冷冻干燥得微晶纤维素，即为钻井液用储层保护暂堵剂。得率为88％，粒径仪分析，90％的粒径分布在35μm～70μm之间。实施例3：将55g二水草酸加入到在20℃条件下的三口圆底烧瓶中，然后加入100g的水和2g六水三氯化铝，搅拌5min后，加入10g绝干的漂白桉木浆，用油浴升温至95℃，并维持在95℃条件下机械搅拌4h，搅拌速度为300r/min，然后不经冷却直接对反应液进行离心，设置离心机转速为4000r/min，运转时间为3min，离心后将上清液移出到圆底烧瓶中，减压蒸馏除去约60g水，然后在85℃条件下加热5min，然后自然冷却至10℃，静置1h，抽滤，滤饼自然风干，回收二水草酸。上述离心后沉淀部分300mL蒸馏水分散，然后在离心机转速为3000r/min和运转时间为3min的条件下离心，除去上清液，此洗涤过程进行3次，然后对沉淀进行冷冻干燥得微晶纤维素，即为钻井液用储层保护暂堵剂。得率为92％，粒径仪分析，90％的粒径分布在35μm～65μm之间。实施例4：将55g二水草酸加入到在20℃条件下的三口圆底烧瓶中，然后加入100g的水和1g氯化锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素，其特征在于，由以下质量分数的各组分制备而成：纤维素浆料       2％～12％二水草酸         20％～42％高价金属盐       0.25％～3.5％余量为水，所述纤维素浆料为漂白木浆、漂白草浆、棉浆、溶解浆、二次纤维、未漂木浆或未漂草浆中的一种或几种组成的混合物；所述的高价金属盐为无水三氯化铁、六水三氯化铁、无水氯化铝、六水三氯化铝、氯化锌中的一种或几种组成的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素，其特征在于，由以下质量分数的各组分制备而成：纤维素浆料2％～12％二水草酸20％～42％高价金属盐0.25％～3.5％余量为水，所述纤维素浆料为漂白木浆、漂白草浆、棉浆、溶解浆、二次纤维、未漂木浆或未漂草浆中的一种或几种组成的混合物；所述的高价金属盐为无水三氯化铁、六水三氯化铁、无水氯化铝、六水三氯化铝、氯化锌中的一种或几种组成的混合物。2.一种如权利要求1所述的用作钻井液储层保护暂堵剂的微晶纤维素的制备方法，其特征在于，采用高价金属盐催化的草酸水解纤维素浆料方法制成，包括下述步骤：(1)将二水草酸加入到在10℃～30℃条件下的反应器中，然后加入水，搅拌5min～10min，然后加入高价金属盐，搅拌5min后，然后加入纤维素浆料，升温至95℃～100℃之间，反应温度控制在95℃～100℃之间持续搅拌3h～5h，然后反应液不经冷却直接在2000r/min～6000r/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：司传领，杨翔皓，解洪祥，陈晓倩，沈佳晖，田雨扬，韩淑君，马国治，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津,12