一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂及其制备方法技术

本专利申请公开了一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂及其制备方法，按重量份计，包括以下原料配比：主剂1：1,3,5

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油气田的除硫领域，具体涉及一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]硫化氢(H2S)是一种剧毒、可燃气体，无色、带有臭鸡蛋味。人暴露在10ppm浓度下眼睛可能受刺激，在100ppm浓度下3
‑
15min就会出现咳嗽、眼睛受刺激和失去嗅觉，在1000ppm浓度下立即丧失知觉，结果将会产生永久性的脑伤害或脑死亡。
[0003]目前在我国四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等均含有高含硫气藏。在高含硫气藏钻井过程中，硫化氢侵入钻井液会产生以下危害：
①
导致钻井液pH值或碱度降低，影响钻井液性能，流变性能和滤失性能变差，影响携带岩屑、井壁稳定、造成起下钻压力激动等；
②
腐蚀钻具，金属产生氢脆破坏，造成井下管柱的突然断落、井口装置失效、地面管汇和仪表的爆裂，引发井喷失控或着火事故。
③
硫化氢随钻井液循环扩散到空气中，造成中毒等人身安全伤害。
[0004]因此，油气钻探过程中遇到H2S气侵时，能否及时清除钻井液中的H2S至关重要。目前主要通过向钻井液中添加除硫剂，依靠物理吸附或化学反应，提高水基或油基钻井液中H2S的清除效率。通常除硫剂包括固体除硫剂、液体除硫剂。固体除硫剂包括铜基除硫剂、铁基除硫剂及锌基除硫剂等，但其存在除硫效率低、絮凝沉淀、影响钻井液流变性和滤失性等问题。液体除硫剂主要包括三嗪类、醇胺类等，主要通过化学反应作用除硫，除硫效率高，但存在起泡、产物不稳定、抗温能力差等缺点。且目前同时适用于水基钻井液和油基钻井液的除硫剂未见专利报道。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂及其制备方法，本专利技术制备的除硫剂兼具有液体除硫剂和固体除硫剂的优点，在三嗪、醇胺类液体除硫剂高效除硫的基础上，利用纳米材料的优点，引入氧化石墨烯和纳米氧化锌，提高除硫剂吸附能力和抗温能力，且能降低钻井液滤失量，改善流变性能，在水基和油基钻井液中均能使用，除硫效率高且速度快，满足现场钻井除硫施工需要。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂，按重量份计，包括以下原料配比：
[0007]主剂1：1,3,5
‑
三丁基
‑
六氢均三嗪，30
‑
40％；
[0008]主剂2：三乙醇胺，10
‑
15％；
[0009]主剂3：纳米氧化锌，10
‑
15％；
[0010]溶剂：环丁砜，5
‑
10％；
[0011]吸附剂：氧化石墨烯，10
‑
15％；
[0012]悬浮剂：羧甲基纤维素，0.1
‑
0.2％；
[0013]消泡剂：甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油中的一种或几种，0.1
‑
0.5％；
[0014]分散剂：聚丙烯酸钠、聚羧酸钠盐中的一种或两种，1
‑
5％；
[0015]其余为水。
[0016]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0017]本专利技术采用上述配比制备的除硫剂兼具有液体除硫剂和固体除硫剂的优点，在三嗪、醇胺类液体除硫剂高效除硫的基础上，利用纳米材料的优点，引入氧化石墨烯和纳米氧化锌，充分发挥提高除硫剂吸附能力和抗温能力，且能降低钻井液滤失量，改善流变性能，在水基和油基钻井液中均能使用，除硫效率高且速度快，满足现场钻井除硫施工需要。具体体现在：
[0018]1.1,3,5
‑
三丁基
‑
六氢均三嗪分子上的氮原子和碳原子交替存在，氮原子又具有吸电子的诱导效应，若氮原子质子化后，会使六元环上的碳原子亲电子性增加。当存在H2S亲核试剂时，三嗪的亲电子性会促使亲核试剂进攻，反应迅速且选择性强，具有良好的除硫效果。
[0019]2.氧化石墨烯作为吸附剂可与纳米氧化锌形成多功能纳米复合结构，一方面氧化石墨烯具有显著的较高的比表面积，呈层状结构，具有优异的化学和物理性能，粉末疏松多孔，呈海绵状，具有优异的吸附效应，吸附容量大，除硫效果优异。另一方面，氧化石墨烯多功能纳米复合结构能改善钻井液的流变和滤失性能，使其具有良好的流变性能，增大剪切应力可提高钻井液的携岩能力，并降低滤失量，改善其他类型除硫剂对钻井液性能的不良影响。另外，氧化石墨烯和纳米氧化锌还具有优良的抗温能力，保证高温除硫的目的。
[0020]3.三乙醇胺通过与硫化氢反应，使硫化氢变为硫离子，并与其产生吸附行为进而达到除硫目的。
[0021]4.本方案添加的纳米氧化锌还具有纳米效应、高的比表面积和显著的化学反应特性，可快速大量吸附硫化氢并产生化学反应生成硫化物，达到清除硫化氢的目的。
[0022]5.本方案添加的环丁砜，通过物理吸附方式吸收硫化氢，对H2S具较好的溶解能力，对H2S选择性也好。
[0023]6.添加本方案的悬浮剂和分散剂，能使氧化石墨烯和纳米氧化锌均匀而稳定地分散并悬浮在溶液中，从而除硫剂的整体除硫性能均一、稳定。
[0024]7.由于硫化氢和钻井液接触会产生大量的气泡，阻挡气液充分混合效果，添加适量消泡剂后，可以消除产生的大量气泡，保证快速而高效的除硫效果。
[0025]作为本专利技术优选的实施方式，原料配比为：
[0026]主剂1：1,3,5
‑
三丁基
‑
六氢均三嗪，30
‑
40％；
[0027]主剂2：三乙醇胺，10
‑
15％；
[0028]主剂3：纳米氧化锌，10
‑
15％；
[0029]溶剂：环丁砜，5
‑
10％；
[0030]吸附剂：氧化石墨烯，10
‑
15％；
[0031]悬浮剂：羧甲基纤维素，0.1
‑
0.2％；
[0032]消泡剂：甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油中的一种或几种，0.1
‑
0.5％；
[0033]分散剂：聚丙烯酸钠、聚羧酸钠盐中的一种或两种，1
‑
5％；
[0034]其余为水。
[0035]采用上述原料配比制备的除硫剂的性质更稳定，而且综合性能更优。
[0036]作为本专利技术优选的实施方式，所述1,3,5
‑
三丁基
‑
六氢均三嗪采用以下方法制备：
[0037](1)将丁胺、乙醇溶液加入反应容器中，丁胺和乙醇的体积比为1:1，通过搅拌装置搅拌并调节转速至450
‑
550rpm/min，控制温度为18
‑
25℃；
[0038](2)按0.8
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂，其特征在于，按重量份计，包括以下原料配比：主剂1：1,3,5
‑
三丁基
‑
六氢均三嗪，30
‑
40%；主剂2：三乙醇胺，10
‑
15%；主剂3：纳米氧化锌，10
‑
15%；溶剂：环丁砜，5
‑
10%；吸附剂：氧化石墨烯，10
‑
15%；悬浮剂：羧甲基纤维素，0.1
‑
0.2%；消泡剂：甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油中的一种或几种，0.1
‑
0.5%；分散剂：聚丙烯酸钠、聚羧酸钠盐中的一种或两种，1
‑
5%；其余为水。2.根据权利要求1所述的一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂，其特征在于，原料配比为：主剂1：1,3,5
‑
三丁基
‑
六氢均三嗪，35
‑
38%；主剂2：三乙醇胺，10
‑
12%；主剂3：纳米氧化锌，13
‑
15%；溶剂：环丁砜，5
‑
8%；吸附剂：氧化石墨烯，10
‑
12%；悬浮剂：羧甲基纤维素，0.15%；消泡剂：甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油中的一种或几种，0.3
‑
0.5%；分散剂：聚丙烯酸钠、聚羧酸钠盐中的一种或两种，2
‑
4%；其余为水。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的一种钻井液用抗高温多功能液体除硫剂，其特征在于，所述1,3,5
‑
三丁基
‑
六氢均三嗪采用以下方法制备：（1）将丁胺、乙醇溶液加入反应容器中，丁胺和乙醇的体积比为1:1，通过搅拌装置搅拌并调节转速至450
‑
550rpm/min，控制温度为18
‑
25℃；（2）按0.8
‑
1.2mL/min的速度滴加甲醛，甲醛加入量与丁胺相同，甲醛滴加完毕之后，继续反应2.5<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文章，暴丹，雷野，卢浩，隋健鸿，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：