一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂及其制备方法。所述方法包括下述步骤：第一步，常温下在反应容器中将栲胶材料与2‑10倍质量水混合；第二步，向上述反应容器中加入与栲胶材料的质量比为1:2‑10的金属盐，再向其中加栲胶材料质量0.5‑3％的甲醛；第三步，向反应容器中的上述混合液中加入栲胶材料质量1‑5％的泡沫抑制剂；第四步，将上述混合物的溶剂蒸去，粉碎至40目以下，即得到栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂。

A kind of environmental friendly viscosity reducer derived from tannin extract and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂及其制备方法
本专利技术涉及环保型钻井液添加剂与应用
，具体涉及一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂的制备方法。
技术介绍
在钻井过程中，井眼越深，井筒内的温度就越高。由于高温条件下钻井液中的粘土粒子自动分散导致其粒子浓度增大，比表面积增加，钻井液高温稠化问题越来越突出。而降粘剂是钻井过程中不可缺少的钻井液处理剂之一，它对调节钻井液流变性起着非常重要的作用。栲胶是一类复杂的天然化合物的总称。其中除主要成分单宁外，还有非单宁和不溶物。由于原料不同，其组成也不同。一般在商品名前冠以原料名，如落叶松树皮栲胶、橡椀栲胶等，用以区别其组成、性质和用途。栲胶类因其为天然材料、储藏丰富、价格低廉，能够通过化学改性使其具有耐温性、生物降解性、低污染等优点在油田应用已久。为了提高栲胶在钻井液中的作用效能一般采用磺化对栲胶进行改性。栲胶可以与NaOH、KOH反应，再与磺甲基化反应制得一系列产品，用于钻井液中主要起到降粘作用。经过磺甲基化改性的单宁酸可以用于淡水、盐水和海水钻井液中，具有较强的抗温、抗盐能力，是用量较大的处理剂之一，尤其适用于深井井段，能有效地控制钻井液的流变性。但是随着环保要求的提高，磺化类油田化学品已经逐步限制使用，因此，需要研发非磺化类的栲胶制品。另外一方面栲胶尽管有羟基、羧基官能团，但是与过渡金属配位点少，与粘土的配位能力弱，降粘效果差。为了强化工业栲胶本身的配位作用，可以通过与甲醛的羟甲基化反应，增加木质素的活性羟基数目，进而与过渡金属阳离子络合，使其形成富含正电荷的聚合物，从而提高其与粘土上阴离子电荷和相互作用，提高降粘作用效能。此外，栲胶类材料衍生的各类钻井液添加剂使用中起泡严重，大量的泡沫会导致钻井液密度下降，无法平衡地层压力，存在井涌和井喷的风险。同时较大的泡沫容易破坏钻井液在井壁上滤失后形成的泥饼，使其渗透率变大，滤失量上升，不但造成钻井液损失，还增加了井壁受到水的浸泡膨胀和坍塌的可能性。因此，在考虑钻井液添加剂性能的同时，需要消除其起泡引起的负面影响。羟甲基化的栲胶再与金属盐络合后水溶性增强，再辅以阳离子型表面活性剂的协同作用，通过阴阳离子表面活性剂对起泡的抵消作用实现对可能产生泡沫的抑制作用。同时羟甲基化改性增强栲胶的水溶性，提高了栲胶的利用率；加入的金属与羟甲基化的栲胶络合可以增强栲胶的热稳定性，扩大应用范围；加入的季铵盐与金属络合物形成的正电荷中心与钻井遇到地层的粘土表面负电荷的负电荷中心通过静电作用吸附，形成保护层，抑制粘土膨胀，利于维持井壁稳定。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种环保型钻井液用降粘剂的制备方法，所得钻井液处理剂为原材料本身为天然无毒产物、易降解，并且具备较强的降粘作用，同时消除了其起泡作用，使其更加适用于现场应用。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂的制备方法，包括以下步骤：第一步，常温下在反应容器中将栲胶材料与2-10倍质量水混合，搅拌均匀，所述栲胶材料为工业级及其以上纯度的橡椀栲胶、杨梅栲胶、马尾松栲胶及其组合物，所述水为工业级及其以上纯度的水；第二步，向上述反应容器中加入与栲胶材料的质量比为1:2-10的金属盐，再向其中加栲胶材料质量0.5-3％的甲醛，搅拌均匀，60-90℃下，搅拌1-6小时，所述金属盐为工业级及其以上纯度的氯化铁、硫酸铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁及其组合物，所述甲醛为工业级及其以上纯度的甲醛水溶液、三聚甲醛、多聚甲醛；第三步，向反应容器中的上述混合液中加入栲胶材料质量1-5％的泡沫抑制剂，搅拌均匀，所述泡沫抑制剂为的工业级及其以上纯度的氯化十二烷基吡啶、氯化十四烷基吡啶、氯化十六烷基吡啶、氯化十八烷基吡啶、溴化十二烷基吡啶、溴化十四烷基吡啶、溴化十六烷基吡啶、溴化十八烷基吡啶、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵及其组合物；第四步，将上述混合物的溶剂蒸去，粉碎至40目以下，即得到栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂。采用GB/T16783.1-2014《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液》评价钻井液粘度，采用SY-T5560-1992《钻井液用消泡剂评价程序》评价钻井液起泡性。该栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂用量为钻井液的0.3-3％时，在30-180℃可以降低水基钻井液粘度30％以上，并且使用中钻井液不起泡。实施例下面通过实施例对本专利技术作进一步说明。应该理解的是，本专利技术实施例所述方法仅仅是用于说明本专利技术，而不是对本专利技术的限制，在本专利技术的构思前提下对本专利技术制备方法的简单改进都属于本专利技术要求保护的范围。实施例1一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂的制备方法，包括以下步骤：第一步，常温下在反应容器中将栲胶材料与10倍质量水混合，搅拌均匀，所述栲胶材料为工业级橡椀栲胶，所述水为工业级自来水；第二步，向上述反应容器中加入与栲胶材料的质量比为1:2的金属盐，再向其中加栲胶材料质量3％的甲醛，搅拌均匀，90℃下，搅拌1小时，所述金属盐为工业级的氯化铁，所述甲醛为工业级甲醛水溶液；第三步，向反应容器中的上述混合液中加入栲胶材料质量1％的泡沫抑制剂，搅拌均匀，所述泡沫抑制剂为的工业级氯化十六烷基吡啶；第四步，将上述混合物的溶剂蒸去，粉碎至40目以下，即得到栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂。用分析天平分别称取5mg干燥木质素衍生环保型钻井液用降粘剂置于微型铝制坩埚中，加上坩埚盖并冲压制成待测样品，放入DSC分析仪样品座中进行分析。采用氮气保护，在20分钟内从0～200℃均匀升温。测得玻璃化转化温度为160.0℃，高于栲胶原料的146.4℃。将样品与KBr按1:100(质量比)混合研磨成细粉，置于压片模具内，压成透明的薄片，置于样品架上测试，进行全波长扫描(400～4000nm)。在3410cm-1附近处宽而强的吸收峰为O—H的伸缩振动，2890-2922cm-1处的吸收峰为甲基和亚甲基C—H的伸缩振动，1594cm-1和1421cm-1附近处的吸收峰为苯环的骨架振动吸收，与栲胶原料相比在2890-2922cm-1处的吸收峰显著增强，说明增强了组分中烷基数量增加。采用GB/T16783.1-2014《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液》评价钻井液粘度，采用SY-T5560-1992《钻井液用消泡剂评价程序》评价钻井液起泡性。该栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂用量为钻井液的0.3％时，在30℃可以降低水基钻井液粘度32％，并且使用中钻井液不起泡。实施例2一种栲胶衍生环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)，常温下在反应容器中将栲胶材料与2-10倍质量水混合，搅拌均匀，/n2)，向上述反应容器中加入与栲胶材料的质量比为1:2-10的金属盐，再向其中加栲胶材料质量0.5-3％的甲醛，搅拌均匀，60-90℃下，搅拌1-6小时；/n第三步，向反应容器中的上述混合液中加入栲胶材料质量1-5％的泡沫抑制剂，搅拌均匀；/n第四步，将上述混合物的溶剂蒸去，粉碎至40目以下，即得到栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)，常温下在反应容器中将栲胶材料与2-10倍质量水混合，搅拌均匀，
2)，向上述反应容器中加入与栲胶材料的质量比为1:2-10的金属盐，再向其中加栲胶材料质量0.5-3％的甲醛，搅拌均匀，60-90℃下，搅拌1-6小时；
第三步，向反应容器中的上述混合液中加入栲胶材料质量1-5％的泡沫抑制剂，搅拌均匀；
第四步，将上述混合物的溶剂蒸去，粉碎至40目以下，即得到栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂。


2.根据权利要求1所述的栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂的制备方法，其特征在于：
优选地，步骤1)中，所述栲胶材料为工业级及其以上纯度的橡椀栲胶、杨梅栲胶、马尾松栲胶及其组合物，所述水为工业级及其以上纯度的水；
优选地，步骤2)中，所述金属盐选自工业级及其以上纯度的氯化铁、硫酸铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁中的一种或几种，所述甲醛选自工业级及其以上纯度的甲醛水溶液、三聚甲醛、多聚甲醛中的一种或几种；
优选地，步骤3)中，所述泡沫抑制剂选自工业级及其以上纯度的氯化十二烷基吡啶、氯化十四烷基吡啶、氯化十六烷基吡啶、氯化十八烷基吡啶、溴化十二烷基吡啶、溴化十四烷基吡啶、溴化十六烷基吡啶、溴化十八烷基吡啶、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵中的一种或几种。


3.一种栲胶衍生环保型钻井液用降粘剂，其特征在于包含：植物栲胶羟甲基化改性物和金属的络合物以及季铵盐泡沫抑制剂；所述泡沫抑制剂选自工业级及其以上纯度的氯化十二烷基吡啶、氯化十四烷基吡啶、氯化十六烷基吡啶、氯化十八烷基吡啶、溴化十二烷基吡啶、溴化十四烷基吡啶、溴化十六烷基吡啶、溴化十八烷基吡啶、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，刘雄雄，都伟超，马丽娃，张洁，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61