一种菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种降滤失剂，具体涉及一种菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法。


背景技术：

2.在石油天然气勘探开发过程中，钻井液以其多种功能成为油气钻井工程的重要组成部分。其中，钻井液滤失量过大时，不仅会形成泥包，影响机械钻速，还会导致泥页岩水化膨胀，造成井壁失稳、垮塌等井下事故。因此，必须在钻井液体系中加入降滤失剂，以降低钻井液的滤失量，提高井壁稳定性并保护油气层，确保钻井过程安全高效的进行，目前降滤失剂分为水基降滤失剂和油基降滤失剂。
3.常用的水基降滤失剂有羧甲基纤维素、淀粉类、丙烯酰胺、腐殖酸类和酚醛树脂等，而油基降滤失剂主要为氧化沥青类产品。水基型降滤失剂多为水溶性聚合物类产品，该类产品在配制过程中易起鱼眼，对循环剪切要求较高，现场使用会降低整个体系配制效率；同时，水基型降滤失剂会增加钻井液粘度，影响机械钻速，在启动泥浆泵时易产生压力激动，憋漏地层，如羧甲基纤维素、淀粉类、丙烯酰胺等增粘型降滤失剂；有的降滤失剂由于粒径较大，须搭配额外降滤失剂才能达到较好的防塌降滤失功效，且在储层钻进时，粒径较大的降滤失剂容易被振动筛大量筛除，无法循环使用，如常规随钻封堵剂；国内常用的降滤失剂产品中的残余单体，如酚醛树脂类降滤失剂中残余的苯酚、甲醛类等原料会对环境造成很大的污染，这给后期钻井液的处理带来较大难度，也提高了钻井液处理的成本。
4.常用的油基钻井液降滤失剂产品单一，主要采用沥青类产品，该类产品不易生物降解，对环境造成污染并影响机械钻速。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，以解决现有技术中的降滤失剂在水基及油基钻井液体系中并不通用，更无法在此基础上兼顾降滤失剂在使用中的性能要求的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明提供的一种菜油滤渣改性降滤失剂，其特征在于：包括质量分数计的75-85％菜籽油滤渣、5-15％三乙醇胺、2-5％氢氧化钾和5-10％清水，且各组分质量分数之和为100％。
8.可选或优选的，包括质量分数计的78-82％菜籽油滤渣、8-12％三乙醇胺、 3-4％氢氧化钾和6-9％清水，且各组分质量分数之和为100％。
9.可选或优选的，包括质量分数计的82％菜籽油滤渣、11％三乙醇胺、2％氢氧化钾和5％清水。
10.可选或优选的，包括质量分数计的78％菜籽油滤渣、13％三乙醇胺、4％氢氧化钾和5％清水。
11.本发明提供的一种菜油滤渣改性降滤失剂的制备方法，其特征在于，包括以下步
骤：
12.1)将菜籽油滤渣粉碎碾细，使碾细后的菜籽油滤渣颗粒能通过的筛孔目数＞20目；
13.2)在油浴加热条件下，将清水加入反应釜中，并加入氢氧化钾搅拌；
14.3)调节油浴温度，使反应釜内升温，加入步骤1)处理后的菜籽油滤渣，匀速搅拌2h；
15.4)调节油浴温度，使反应釜内温度升温，加入三乙醇胺，匀速搅拌反应2h，并将清水蒸发；
16.5)将步骤4)制备得到的产物置于真空干燥箱内，100-105℃下烘干产物至质量不变，待产物冷却后将其粉碎至能通过的筛孔目数＞200目，得到成品。
17.可选或优选的，所述步骤2)中加入氢氧化钾后在20-30r/min的搅拌速度下，搅拌5-10min。
18.可选或优选的，所述步骤3)中的反应釜温度为80-90℃，所述步骤4)中的反应釜温度为100-110℃
19.基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
20.(1)本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，制备出的降滤失剂可同时应用于水基与油基钻井液体系中，现场使用方便，在钻井液体系转换时无需倒运处理剂，节约运输及人工成本；配制的钻井液体系表观粘度低，有利于钻井过程中提高机械钻速，且在起下钻或钻井液长时间静止后，不会因体系粘度过高而在启泵时造成压力激动，保证井下安全。
21.(2)本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，产品粒度大于 200目，完全满足现场储气层钻进需求，在钻井液循环过程中，可通过振动筛、除砂器及除泥器筛布回到钻井液中，达到循环利用的目的。
22.(3)本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，产品含有油相成分，在钻井过程中可以起到润滑作用，以降低摩擦阻力，能够将泥浆泵的动力更好的传递到钻头上，提高钻进效率；产品含有缓蚀剂成分，可有效预防地面设备管线、井筒管壁及井下工具腐蚀，延长设备工具的使用期限；经室内小型实验证明，产品具备良好的抗温抗盐能力，可满足页岩气井底高温或钻遇盐水层抗盐需求。
23.(4)本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，将四川产量较高的菜籽油滤渣变废为宝，充分利用了其中的蛋白质、淀粉、粗纤维及粗脂肪等在钻井液中均具有较好的降滤失效果，滤失剂的生产所需原材料来源广，成本较低，便于规模化推广应用，该降滤失剂为植物类改性环保材料，可生物降解，同时降低钻井液处理难度及钻井费用成本。
24.(5)本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，利用三乙醇胺高闪点的性质，满足生产配制及现场使用安全需求；能与脂肪酸形成稳定的胶体，羟基作为亲水基团可有效改善菜籽油滤渣的亲水性能，改性制备的降滤失剂成品性质稳定；与油酸反应生成的油酸三乙醇胺脂可作为缓蚀剂，在钻井液使用过程中，可有效防止储备罐、钻杆及钻具腐蚀，延长现场设备使用期限；三乙醇胺可吸收酸性气体，在天然气钻井时，对钻井液体系酸性气体侵入提供缓冲时间，并在钻井液循环至地面时，通过除气器可将气体清除，不影响钻井液循环利用。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
26.实施例1
27.1.1配方
28.包括质量分数计的75％菜籽油滤渣、14％三乙醇胺、2％氢氧化钾和9％清水。
29.1.2制备方法
30.1)将菜籽油滤渣粉碎碾细，使碾细后的菜籽油滤渣颗粒能通过的筛孔目数＞20目；
31.2)在油浴加热条件下，将清水加入反应釜中，并加入氢氧化钾，在30r/min 的搅拌速度下，搅拌10min；
32.3)调节油浴温度，使反应釜内升温至90℃，加入步骤1)处理后的菜籽油滤渣，匀速搅拌2h；
33.4)调节油浴温度，使反应釜内温度升至110℃，加入三乙醇胺，匀速搅拌反应2h，并将清水蒸发；
34.5)将步骤4)制备得到的产物置于真空干燥箱内，105℃下烘干产物至质量不变，待产物冷却后将其粉碎至能通过的筛孔目数＞200目，得到成品yp1。
35.实施例2
36.2.1配方
37.包括质量分数计的78％菜籽油滤渣、13％三乙醇胺、4％氢氧化钾和5％清水。
38.2.2制备方法
39.1)将菜籽油滤渣粉碎碾细，使碾细后的菜籽油滤渣颗粒能通过的筛孔目数＞20目；
40.2)在油浴加热条件下，将清水加入反应釜中，并加入氢氧化钾，在20r/min 的搅拌速度下，搅拌5min；
41.3)调节油浴温度，使反应釜内升温至80℃，加入步骤1)处理后的菜籽油滤渣，匀速搅拌2h；
42.4)调节油浴温度，使反应釜内温度升至100℃，加入三乙醇胺，匀速搅拌反应2h，并将清水蒸发；
43.5)将步骤4)制备得到的产物置于真空干燥箱内，100℃下烘干产物至质量不变，待产物冷却后将其粉碎至能通过的筛孔目数＞200目，得到成品yp2。
44.实施例3
45.3.1配方
46.包括质量分数计的82％菜籽油滤渣、11％三乙醇胺、2％氢氧化钾和5％清水。
47.所述菜籽油滤渣为菜籽油渣。
48.3.2制备方法
49.1)将菜籽油滤渣粉碎碾细，使碾细后的菜籽油滤渣颗粒能通过的筛孔目数＞20
25％) 4％降滤失剂。
68.油基钻井液体系配制过程中，亲水性物质所需乳化剪切时间较长，才能形成稳定的乳化体系，因此为减少测试体系的配制时间，同时在保证乳化稳定的前提下，基础浆及试样浆中均未加入重晶石(重晶石为亲水性物质)，因不同厂家乳化剂的乳化效果不同，在油基的测试方法中选用常规易得的span 80作为油基钻井液体系中的乳化剂，便于实验评价。
69.5.2油基钻井液性能评价测试项目
70.49℃流变性、中压api滤失量(30min)、高温高压hthp滤失量(100℃)、高温高压hthp滤失量(150℃)；油基钻井液性能评价测试项目包括：49℃流变性、破乳电压、高温高压hthp滤失量(100℃)、高温高压hthp滤失量(150℃)。
71.5.3油基钻井液的评价结果
[0072][0073]
由上述数据可以得到，以下结论：
[0074]
(1)从油基和水基实验结果来看，加入降滤失剂后，液体流变性变化不大，φ6/φ3基本不变，说明降滤失剂对钻井液体系粘度影响不大，不会造成开泵困难、泥包钻头等问题。
[0075]
(2)通过api及hthp滤失量可以看出，加入降滤失剂后，液体滤失降低率均在50％以上，充分说明该降滤失剂在常温及高温150℃范围内具备良好的降滤失效果。
[0076]
(3)在油基体系中，加入降滤失剂后，液体破乳电压有所提高，说明该降滤失剂可以起到稳定胶体的作用，在使用过程中保证体系乳化稳定性。
[0077]
本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，制备出的降滤失剂可同时应用于水基与油基钻井液体系中，现场使用方便，在钻井液体系转换时无需倒运处理剂，节约运输及人工成本；配制的钻井液体系表观粘度低，有利于钻井过程中提高机械钻速，且在起下钻或钻井液长时间静止后，不会因体系粘度过高而在启泵时造成压力激动，保证井下安全。
[0078]
本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，产品粒度大于200目，完全满足现场储气层钻进需求，在钻井液循环过程中，可通过振动筛、除砂器及除泥器筛布回到钻井液中，达到循环利用的目的。
[0079]
本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，产品含有油相成分，在钻井过程中可以起到润滑作用，以降低摩擦阻力，能够将泥浆泵的动力更好的传递到钻头上，提
高钻进效率；产品含有缓蚀剂成分，可有效预防地面设备管线、井筒管壁及井下工具腐蚀，延长设备工具的使用期限；经室内小型实验证明，产品具备良好的抗温抗盐能力，可满足页岩气井底高温或钻遇盐水层抗盐需求。
[0080]
本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，将四川产量较高的菜籽油滤渣变废为宝，充分利用了其中的蛋白质、淀粉、粗纤维及粗脂肪等在钻井液中均具有较好的降滤失效果，滤失剂的生产所需原材料来源广，成本较低，便于规模化推广应用，该降滤失剂为植物类改性环保材料，可生物降解，同时降低钻井液处理难度及钻井费用成本。
[0081]
本发明提供的菜油滤渣改性降滤失剂及其制备方法，利用三乙醇胺高闪点的性质，满足生产配制及现场使用安全需求；能与脂肪酸形成稳定的胶体，羟基作为亲水基团可有效改善菜籽油滤渣的亲水性能，改性制备的降滤失剂成品性质稳定；与油酸反应生成的油酸三乙醇胺脂可作为缓蚀剂，在钻井液使用过程中，可有效防止储备罐、钻杆及钻具腐蚀，延长现场设备使用期限；三乙醇胺可吸收酸性气体，在天然气钻井时，对钻井液体系酸性气体侵入提供缓冲时间，并在钻井液循环至地面时，通过除气器可将气体清除，不影响钻井液循环利用。
[0082]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。