油田纳米加重剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种油田纳米加重剂，其各组分按重量分数配比如下：表面活性剂：1～3份；稳定剂：2～5份；激发剂：5～10份；所述油田纳米加重剂分为液体加重剂和固体加重剂，其中，液体加重剂还包括：水：20～45份；分散剂：1～2份；加重材料：30～60份；固体加重剂还包括：分散剂：0.5～1份；加重材料：85～100份。固体加重剂用于石油钻井、完井、油基泥浆或固井作用中的水泥加重剂；液体加重剂用于石油钻井、完井的加重剂及直接可用作试油工作液。不仅有较高的加重效率，而且具有良好的悬浮稳定性，非常适合在高温、高压等恶劣环境中使用。
【专利说明】油田纳米加重剂
【技术领域】
[0001]本发明属于石油勘探【技术领域】，特别涉及一种油田纳米加重剂。
【背景技术】
[0002]随着石油行业勘探开发向深层超深层进军，高密度钻完井技术成为保障钻探作业安全顺利的关键技术之一。高密度钻完井液中需要加入大量的固相加重材料以提高密度，导致了钻完井液中固相含量大，现场应用普遍存在流变性和失水造壁性难以控制的基本矛盾。
[0003]钻井工程面临着西部深井、超深井的钻探，东部老油田打加S井、多分支井提闻采收率、低渗透油气藏的开发及滩海地区钻大位移井、实现海油陆采等问题，要求钻井液密度更高，抗温和抗各种污染能力更强(饱和盐、石膏、钻屑综合污染)。常规加重剂(如重晶石粉)的粒径通常在10 ~70 之间，在应用过程中经常出现重晶石沉降速率高、钻井液密度上下不均等现象。为了解决其悬浮问题，通常需加入大量处理剂。但随着处理剂加量的增大，一方面导致钻井液的成本急剧上升；另一方面导致钻井液流变性恶化且难以控制，保持较低的流变参数以有效控制循环当量密度(ECD)和较高的粘切以保证重晶石悬浮性之间的矛盾难以调和，从而严重影响钻井工作。同时，重晶石等固相颗粒对地层岩石孔喉的堵塞也对油气层造成一定的伤害。因此，对传统加重材料进行改性成为目前钻井完井液的研究方向之一，研发一种钻完井用纳米级加重剂就显得尤为重要。
【发明内容】
[0004]为解决上述现有技术存在的问题，本发明提出一种油田纳米加重剂，可广泛应用于石油勘探钻完井和固井作业中，也可单独作为试油工作液使用，由于在本发明的纳米加重剂中，表面活性剂和分散剂、稳定剂、激发剂不仅对加重材料表面进行了化学改性，加重剂粒子表面形成双电层，颗粒之间的静电斥力增加，颗粒沉降趋势大大减弱，颗粒在溶液中形成胶体，在静电斥力和布朗运动双重作用下，形成一个动力学稳定体系。因此，非常适合在闻温、闻压、闻盐等恶劣环境中使用。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案为:
[0006]一种油田纳米加重剂，其各组分按重量分数配比如下:表面活性剂:1~3份；稳定剂:2~5份；激发剂:5~10份；所述油田纳米加重剂分为液体加重剂和固体加重剂，其中，液体加重剂还包括:水:20~45份；分散剂:1~2份；加重材料:30~60份；固体加重剂还包括:分散剂:0.5~1份；加重材料:90~100份。
[0007]所述的表面活性剂选自非离子或阳离子表面活性剂中的至少一种，和阴离子表面活性剂中的至少一种；
[0008]所述的表面活性剂选自阴离子表面活性剂中的至少两种。
[0009]所述的表面活性剂中非离子表面活性剂包括:烷基硅烷类、聚氧乙烯类、烷基聚氧乙烯类；阴离子表面活性剂包括:烷基磺酸胺醋酸盐类、烷基磺酸盐类；阳离子表面活性剂包括:氣代烷基吡淀、烷基甲基齒经。
[0010]所述的分散剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或两种的混合。
[0011 ] 所述稳定剂为多元醇类，如季戊四醇、木糖醇、甘露醇中的两种或三种的混合物。
[0012]所述激发剂是一种双电层激发剂
[0013]所述的加重材料是铁矿粉、重晶石、碳酸钙中的一种或多种的任意比例混合物。
[0014]所述油田纳米加重剂的制备方法为:
[0015]对于液体加重剂:将水、表面活性剂、分散剂、稳定剂、激发剂与加重材料混合均匀后，置于纳米生产设备中，在常温下充分研磨至用马尔文2000或同类产品的激光粒度仪测量粒径达到:D50小于1微米为止，将研磨好的物料进行储存即可得到用于石油钻井、完井及试油工作液的液体产品；
[0016]对于固体加重剂:将表面活性剂、分散剂、稳定剂、激发剂与加重材料混合均匀置于纳米生产设备中，在常温下充分研磨至用马尔文2000或同类产品的激光粒度仪测量粒径达到:D50小于1微米为止，将研磨好的物料进行干燥，粉碎过筛即可得到用于石油钻井、完井、油基泥浆或固井的固体产品。
[0017]相对于现有技术，本发明的有益效果为:本发明可广泛应用于石油勘探钻完井和固井作业中，也可单独作为试油工作液使用，由于在本发明的纳米加重剂中，表面活性剂和分散剂、稳定剂、激发剂不仅对加重材料表面进行了化学改性，加重剂粒子表面形成双电层，颗粒之间的静电斥力增加，颗粒沉降趋势大大减弱，颗粒在溶液中形成胶体，在静电斥力和布朗运动双重作用下，形成一个动力学稳定体系。因此，非常适合在高温、高压、高盐等恶劣环境中使用，本发明的油田纳米加重剂的优点:
[0018]1、本发明加重剂粒径可达纳米级(物料中产品的颗粒粒径D50小于I微米)，比普通加重剂粒径小100多倍；
[0019]2、本发明加重剂具有良好的悬浮稳定性，避免了普通加重剂的沉淀问题；
[0020]3、本发明加重剂应用于钻井时可保护油层，可在油层自由流动，可反排；
[0021]4、本发明加重剂固体产品可直接应用于油基泥浆加重，在高温下可坚持40天，而普通加重剂只能坚持7天左右，相对于现有技术，效果更好。
[0022]5、本发明加重剂可代替国内的试油工作液，解决国内试油工作液的沉淀问题及密度低的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明中实施例1油田纳米加重剂粒径报告图。
[0024]图2为本发明中实施例2油田纳米加重剂粒径报告图。
[0025]图3为本发明中实施例3油田纳米加重剂粒径报告图。
[0026]图4为本发明中实施例4油田纳米加重剂粒径报告图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明技术方案做进一步详细描述:
[0028]实施例1、一种油田纳米加重剂，其各组分按重量份为:30%水+5%稳定剂(季戊四醇:木糖醇=1:1)+1%表面活性剂(烷基磺酸胺醋酸盐:氯代烷基吡啶=1:1)+2%分散剂(聚丙烯酸钠)+5%激发剂(双电层激发剂)+57%加重材料(重晶石)；
[0029]实施例2、一种油田纳米加重剂，其各组分按重量份为:30%水+5%稳定剂(甘露醇:木糖醇=1:1)+1%表面活性剂(烷基磺酸盐:氯代烷基吡啶=1:1)+2%分散剂(聚丙烯酸钠)+5%激发剂(双电层激发剂)+57%加重材料(重晶石)；
[0030]实施例3、一种油田纳米加重剂，其各组分按重量份为:5%稳定剂(季戊四醇:甘露醇:木糖醇=1:1:1)+1%表面活性剂(烷基磺酸盐:烷基甲基卤烃=1:1)+2%分散剂(聚丙烯酸钠)+5%激发剂(双电层激发剂)+87%加重材料(重晶石)；
[0031]实施例4、一种油田纳米加重剂，其各组分按重量份为:5%稳定剂(甘露醇:木糖醇=1:1)+1%表面活性剂(烷基磺酸盐:烷基甲基卤烃=1:1)+2%分散剂(聚丙烯酸钠)+5%激发剂(双电层激发剂)+87%加重材料(重晶石)。
[0032]试验例:
[0033]I粒径评价
[0034]本发明的纳米加重剂粒径可达纳米级，用马尔文2000激光粒度仪测量粒径检测，其结果如下(见表1)
[0035]实施例1:测试产品为液体，密度:1.90g/cm3,配方为:30%水+5%稳定剂(季戊四醇:木糖醇=1:1)+1%表面活性剂(烷基磺酸胺醋酸盐:氯代烷基吡啶=1:1)+2%分散剂(聚丙烯酸钠)+5%激发剂(双电层激发剂)+57%加重材料(重晶石)
[0036]实施例2:测试产品为液体，密度:1.90g/cm3，配方为:30%水+5%稳定剂(甘露醇:木糖醇=1:1) +1%表面活性剂(烷基磺酸盐:氯代烷基吡啶=1:1) +2%分散剂(聚丙烯酸钠)+5%激发剂(双电层激发剂)+57%加重材料(重晶石)
[0037]实施例3:测试产品为固体，产品配方:5%稳定剂(季戊四醇:甘露醇:木糖醇=1:1:1)+1%表面活性剂(烷基磺酸盐:烷基甲基卤烃=1:1)+2%分散剂(聚丙烯酸钠)+5%激发剂(双电层激发剂)+87%加重材料(重晶石)
[0038]实施例4:测试产品为固体，产品配方:5%稳定剂(甘露醇:木糖醇=1:1) +1%表面活性剂(烷基磺酸盐:烷基甲基卤烃=1:1)+2%分散剂(聚丙烯酸钠)+5%激发剂(双电层激发剂)+87%加重材料(重晶石)
[0039]表1纳米加重剂粒径检测数据表
[0040]
【权利要求】
1.一种油田纳米加重剂，其特征在于，其各组分按重量分数配比如下:表面活性剂:1~3份；稳定剂:2~5份；激发剂:5~10份；所述油田纳米加重剂分为液体加重剂和固体加重剂，其中，液体加重剂还包括:水:20~45份；分散剂:1~2份；加重材料:30~60份；固体加重剂还包括:分散剂:0.5~1份；加重材料:90~100份。
2.根据权利要求1所述的油田纳米加重剂，其特征在于，所述的表面活性剂选自非离子或阳离子表面活性剂中的至少一种，和阴离子表面活性剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的油田纳米加重剂，其特征在于，所述的表面活性剂选自阴离子表面活性剂中的至少两种。
4.根据权利要求2或3所述的油田纳米加重剂，其特征在于，所述的表面活性剂中非离子表面活性剂包括:烷基硅烷类、聚氧乙烯类、烷基聚氧乙烯类；阴离子表面活性剂包括:烷基磺酸胺醋酸盐类、烷基磺酸盐类；阳离子表面活性剂包括:氯代烷基吡啶、烷基甲基卤烃。
5.根据权利要求1所述的油田纳米加重剂，其特征在于，所述的分散剂是的聚丙烯类的一种衍生物，如聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺的一种或混合物。
6.根据权利要求1所述的油田纳米加重剂，其特征在于，所述稳定剂为多元醇类，如季戊四醇、木糖醇、甘露醇其中两种或三种混合物。
7.根据权利要求1所述的油田纳米加重剂，其特征在于，所述激发剂是一种双电层激发剂。
8.根据权利要求1所述的油田纳米加重剂，其特征在于，所述的加重材料是铁矿粉、重晶石、碳酸钙中的一种或多种的任意比例混合物。
9.根据权利要求1~8任一所述的油田纳米加重剂，其特征在于，所述油田纳米加重剂的制备方法为: 对于液体加重剂:将水、表面活性剂、分散剂、稳定剂、激发剂与加重材料混合均匀后，置于纳米生产设备中，在常温下充分研磨至用马尔文2000或同类产品的激光粒度仪测量粒径达到:D50小于I微米为止，将研磨好的物料进行储存即可得到用于石油钻井、完井及试油工作液的液体产品； 对于固体加重剂:将表面活性剂、分散剂、稳定剂、激发剂与加重材料混合均匀置于纳米研磨机中，在常温下充分研磨至用马尔文2000或同类产品的激光粒度仪测量粒径达到:D50小于1微米为止，将研磨好的物料进行干燥，粉碎过筛即可得到用于石油钻井、完井、油基泥浆或固井的固体产品。
【文档编号】C09K8/035GK103788932SQ201410047093
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月11日 优先权日:2014年2月11日
【发明者】冯海平 申请人:北京石大博诚科技有限公司