专利名称：一种生物柴油钻井液及其制备方法
技术领域：
本发明属于油田化学领域，具体涉及一种以生物柴油为基础的安全、易降解的钻井液及其制备方法。
背景技术：
钻井液是钻探过程中使用的循环介质。钻井液在钻井过程中主要完成悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力、润滑和冷却的任务。钻井液具有清洁井底、携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；平衡井壁岩石侧压力、封闭和稳定井壁；平衡地层压力；降低岩屑沉降速度；在地面能沉除砂子和岩屑；有效传递水力功率；承受钻杆和套管的部分重力；提供所钻地层的大量资料；通过水力破碎岩石等重要作用。钻井液按分散介质(连续相)可分为油基钻井液、水基钻井液、气体型钻井流体等。 前两者为目前实际应用中常用的钻井液。钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水(淡水、盐水)、油(原油、柴油)或乳状液(混油乳状液和反相乳状液);固相包括有用固相(膨润土、加重材料)和无用固相(岩石);化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。油基钻井液是以油(主要是柴油或原油)为分散介质，以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。中国专利CN102040973A、CN1506435A均公开了一种油基钻井液。油基钻井液具有润滑性能优良、抑制性强、井壁稳定性好和抗温性能好等优点；但是由于其是以柴油或原油为分散介质，难以降解，会污染环境；另一方面，由于油的燃点较低，高温易燃烧的特点，以及遇水状况下不能互溶的缺点，更有可能存在安全隐患； 且配制成本较高。水基钻井液是以水作为分散介质、以粘土 (膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。中国专利CN10206382A和CN101501159A均公开了一种水基钻井液。水基钻井液具有来源丰富、成本较低、污染低等优点，但是受限于作为载体的水的粘度较低、成膜性较差、承载能力低，使得水基钻井液始终难以突破润滑性不足、抗压性能差的瓶颈，必须依靠外加润滑剂增大其润滑性能。而且鉴于油水难于混溶的性质，也只能加入水基的润滑剂使用，这也进一步限制了水基钻井液的性能及使用。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中钻井液难以同时满足低污染、 耐高温、高润滑性能的困难，进而提供一种环保易降解、耐高温且性能较好的钻井液。本发明还提供一种能遇水实现完全互溶的、润滑性能好的油基钻井液。本发明还提供了上述生物柴油钻井液的制备方法。为解决上述技术问题，本发明公开了一种生物柴油用于制备钻井液的应用。本发明还公开了一种钻井液，所述钻井液包括如下组分 生物柴油；
有机土 每IOOmL生物柴油添加所述有机土 3-10g ；有机褐煤每IOOmL生物柴油添加所述有机褐煤l_15g ； 浙青每IOOmL生物柴油添加所述浙青3-10g。所述钻井液还包括如下组分
乳化剂每IOOmL生物柴油添加所述乳化剂l_5g。所述钻井液还包括如下组分
润湿剂每IOOmL生物柴油添加所述润湿剂l_5g。所述钻井液包括如下组分 生物柴油；
有机土 每IOOmL生物柴油添加所述有机土 3-5g ； 有机褐煤每IOOmL生物柴油添加所述有机褐煤3-10g ； 浙青每IOOmL生物柴油添加所述浙青4-8g。所述钻井液还包括如下组分
乳化剂每IOOmL生物柴油添加所述乳化剂2-3g。所述钻井液还包括如下组分
润湿剂每IOOmL生物柴油添加所述润湿剂2-3g。所述有机土为季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土。所述有机褐煤为长链烷基胺改性的褐煤。所述所述生物柴油为以高级脂肪酸甲酯为主要成分的生物柴油。所述所述有机土为季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土。所述所述有机褐煤为长链烷基胺改性的褐煤。所述所述浙青为浙青粉。所述乳化剂选择钻井液制备领域中常用的表面活性剂即可，例如烷基苯磺酸钠、 甘油或多元醇脂肪酸酯类表面活性剂等。所述润湿剂选择钻井液制备领域中常用的表面活性剂即可，例如常见的吐温产品，多元醇类表面活性剂等。本发明所述的生物柴油钻井液的制备方法为分别按照选定的重量份数称取有机土，有机褐煤，浙青和其他添加剂加入生物柴油中，搅拌均勻，即得。其中各种添加剂的加入顺序没有严格限制。生物柴油(biodiesel fuel)是生物质能的一种形式，它是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的燃料代用品。生物柴油其主要成份为通过动植物油脂转化而来的高级脂肪酸低碳烷基酯的混合物，比如高级脂肪酸甲酯。常见生物柴油是指动植物油与甲醇进行酯交换生成的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为“再生燃油”。目前，国际上对生物柴油的开发形势看好，而制造生物柴油的途径主要有三条一是利用食用油生产生物柴油；二是利用甘蔗渣发酵生产柴油 ’三是利用“工程微藻”生产柴油。本发明说明书中所述《油基钻井液现场测试程序》为中国国家技术监督局发布，编号 GB/T 16782-1997，发布日期为 1997-05-08。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点1、本发明以生物柴油代替原油、柴油，用以研制生物柴油钻井液体系，除了能满足常规的油基钻井液的润滑性能优良、抑制性强、井壁稳定性好和抗温性能好的要求外，并且所述钻井液硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低；并且所述钻进液中不含对环境造成污染的芳香族烷烃，不仅其对环境的损害很低而且很容易发生生物降解，因此具有优良的环保特性；
2、所述生物柴油钻井液本身具有很好的润滑性能，无需额外添加润滑剂即可满足钻井液对润滑性能的要求；
3、由于所述钻井液中的油性成分-生物柴油本身即可与水实现任意比例的互溶，因此所述生物柴油钻井液本身即可与钻井过程中出现的水层实现互溶，同时添加的乳化剂，更有助于突发遇水状况下立即与水实现互溶，保证了整个体系的稳定性；
3、所述生物柴油钻井液具有高温稳定性，因此在运输、储存、使用方面的安全系数较
尚；
4、鉴于现今生物柴油燃料领域的大力发展，使得生物柴油具有成本较低，原料来源广泛等优点，可大幅度的降低生物柴油钻井液的成本，因而具有很大的应用潜力；
5、所述生物柴油钻井液的抗污染(岩屑、钙离子)性能优良，具有使用安全的优点；
6、使用为季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土起到了增稠剂的作用，使得其具有较强的亲油性，更加适合于油基钻井液体系的分散。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。各实施例中的百分比如无特别指出，均为重量百分比，所用的原料均为钻井现场常用商品。1.生物柴油山东华阳油业有限公司；
2.有机土河南富邦科技公司；
3.有机褐煤山东得顺源石油科技有限公司；
4.浙青定西市通灵助剂制造有限公司；
5.CaSO4 · 2H20 国药集团化学试剂有限公司。实施例1
取IOOmL生物柴油，加入3g季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土，4g浙青FF_2，IOg有机褐煤WGF，高速搅拌15分钟，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定得到的混合物的API滤失量为8mL，表观粘度为25. 5mPas，塑性粘度为19mPas，动切力为 6. 5Pa。说明本发明所述钻井液滤失和流变性能良好。实施例2
取IOOmL生物柴油，加入6g有机土，8g浙青FF_2，3g有机褐煤WGF，及3g润湿剂吐温 80高速搅拌15分钟，得到本发明所述生物柴油钻井液。将所配置的钻井液180°C老化1 后，静置4 钻井液没有发生分层，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定API滤失量为12mL，表观粘度为40mPas，塑性粘度为35mPas，动切力为5Pa。说明本发明所述钻井液具有良好的高温稳定性，可应用在温度较高的地层。实施例3 取IOOmL生物柴油，加入5g有机膨润土，7g浙青FF_2，7g长链烷基胺改性的褐煤及2g 乳化剂甘油，再加入IOg钠膨润土测试所得钻井液的抗岩屑能力，高速搅拌15分钟后得到所需的生物柴油钻井液。并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定其API滤失量为8mL，表观粘度为34mPas，塑形粘度为^mPas,动切力为8Pa。
说明本发明所述钻井液的抗岩屑污染的能力优良，具有较大的岩屑(粘土)容量， 在实际应用中不会因为土侵而带来其他问题。
实施例4 取IOOmL脂肪酸甲酯生物柴油，加入5g季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土，6g浙青 FF-2，7g有机褐煤WGF，再加入5g CaSO4. 2H20测定其抗污染性能，高速搅拌15分钟后，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定所得混合物的API滤失量为 10mL，表观粘度为32. 5mPas，塑性粘度为30mPas，动切力为2. 5Pa。
说明在有大量钙离子存在的情况下，本发明所述的钻井液性能变化不大，该发明具有优良的抗该污染性能。
实施例5 取IOOmL生物柴油，加入5g季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土，3g浙青FF-2，IOg有机褐煤WGF，5g润湿剂磺化油，高速搅拌15分钟，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定所得钻井液的API滤失量为10mL，表观粘度为16. 5mPas，塑性粘度为 15mPas，动切力为6 Pa。
说明本发明所述钻井液滤失和流变性能良好。
实施例6:取IOOmL生物柴油，加入8g季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土，IOg浙青FF_2，IOg有机褐煤WGF，高速搅拌15分钟，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定所得钻井液的API滤失量为6mL，表观粘度为30mPas，塑性粘度为27mPas，动切力为10 Pa。
说明本发明所述钻井液滤失和流变性能良好。
实施例7 取IOOmL生物柴油，加入IOg季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土，4g浙青FF-2，3g有机褐煤WGF，Ig乳化剂0P-10，高速搅拌15分钟，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定所得钻井液的API滤失量为15mL，表观粘度为19mPas，塑性粘度为 17mPas，动切力为4 Pa。
说明本发明所述钻井液滤失和流变性能良好。
实施例8 取IOOmL生物柴油，加入8g季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土，4g浙青FF_2，Ig有机褐煤WGF，高速搅拌20分钟，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定所得钻井液的API滤失量为6. 5mL，表观粘度为32mPas，塑性粘度为27mPas，动切力为13 Pa。
说明本发明所述钻井液滤失和流变性能良好。
实施例9 取IOOmL生物柴油，加入9g季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土，3g浙青FF-2，15g有机褐煤WGF，3g乳化剂0P-10及Ig润湿剂，高速搅拌15分钟，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定所得钻井液的API滤失量为5. 5mL，表观粘度为45mPas，塑性粘度为30mPas，动切力为17 Pa。
说明本发明所述钻井液滤失和流变性能良好。
实施例10 取IOOmL生物柴油，加入6g季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土，IOg浙青FF_2，12g有机褐煤WGF，5g乳化剂0P-10及2g润湿剂丙二醇高速搅拌10分钟，并根据《油基钻井液现场测试程序》中公布的国家标准方法测定所得钻井液的API滤失量为12mL，表观粘度为 16mPas，塑性粘度为14mPas，动切力为3 Pa。
说明本发明所述钻井液滤失和流变性能良好。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
1.一种生物柴油用于制备钻井液的应用。
2.一种钻井液，其特征在于，所述钻井液包括如下组分 生物柴油；有机土 每IOOmL生物柴油添加所述有机土 3-10g ； 有机褐煤每IOOmL生物柴油添加所述有机褐煤l_15g ； 浙青每IOOmL生物柴油添加所述浙青3-10g。
3.根据权利要求2所述的钻井液，其特征在于，所述钻井液还包括如下组分 乳化剂每IOOmL生物柴油添加所述乳化剂l_5g。
4.根据权利要求2或3所述的钻井液，其特征在于，所述钻井液还包括如下组分 润湿剂每IOOmL生物柴油添加所述润湿剂l_5g。
5.根据权利要求2所述的钻井液，其特征在于，所述钻井液包括如下组分 生物柴油；有机土 每IOOmL生物柴油添加所述有机土 3-5g ； 有机褐煤每IOOmL生物柴油添加所述有机褐煤3-10g ； 浙青每IOOmL生物柴油添加所述浙青4-8g。
6.根据权利要求5所述的钻井液，其特征在于，所述钻井液还包括如下组分 乳化剂每IOOmL生物柴油添加所述乳化剂2-3g。
7.根据权利要求5或6所述的钻井液，其特征在于，所述钻井液还包括如下组分 润湿剂每IOOmL生物柴油添加所述润湿剂2-3g。
8.根据权利要求2-7任一所述的钻井液，其特征在于 所述生物柴油为以高级脂肪酸甲酯为主要成分的生物柴油。
9.根据权利要求2-7任一所述的钻井液，其特征在于 所述有机土为季铵盐型表面活性剂改性的蒙脱土。
10.根据权利要求2-7任一所述的钻井液，其特征在于 所述有机褐煤为长链烷基胺改性的褐煤。
11.根据权利要求2-7任一所述的钻井液，其特征在于 所述浙青为浙青粉。
12.—种制备权利要求2-11任一所述的钻井液的方法，其特征在于按照选定的重量份数将有机土，有机褐煤，浙青加入所述生物柴油中，搅拌均勻，即得。
全文摘要
本发明属于油田化学领域，具体涉及一种以生物柴油为基础的安全、易降解的钻井液及其制备方法。所述生物柴油钻井液，包括生物柴油以及每100mL生物柴油添加有机土3-10g、有机褐煤1-15g、沥青3-10g。本发明以生物柴油代替原油、柴油，用以研制生物柴油钻井液体系，除了能满足常规的油基钻井液的润滑性能优良、抑制性强、井壁稳定性好和抗温性能好的要求外，并且所述钻井液硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低；并且所述钻进液中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，不仅其对环境的损害很低而且很容易发生生物降解，因此具有优良的环保特性。
文档编号C09K8/20GK102504772SQ201110301489
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者商红岩, 孙明波, 徐铭捷, 林殷平 申请人:中国石油大学(华东), 山东华阳油业有限公司