钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机-无机复合型弱凝胶流变性调节剂及其制备方法。该流型调节剂以羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素、黄原胶、羟丙基瓜尔胶、无机蛇纹石棉纤维、脂肪酸甲酯、十水四硼酸钠、亚硫酸钠和水为原料，经过捏合交联、捏合剥离以及复配的方法所制备而成。该流型调节剂具有化学稳定性好，抗温、抗盐、易降解等优点，能够与无固相水基钻井液充分配伍，提高无固相钻井液的低剪切速率粘度值，防止井塌、卡钻、井漏等钻井过程中复杂事故的发生。
【专利说明】钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油天然气钻井领域，特别是涉及一种钻井液用流型调节剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]伴随着水基钻井液的不断发展，低固相和无固相钻井液体系在钻井中使用的越来越广泛，此类钻井液能有效抑制粘土的分散，对于保护油气层、稳定井壁和钻井液的性能维护都是十分有利的，因此在该类钻井液中需要高效的流型调节剂以保证钻井液的携砂性能、悬砂性能及降失水性能，这就要求低固相钻井液体系必须要有优良的流变性能，因此开发一种应用于无固相体系中的新型流型调节剂是十分有必要的。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种绿色安全，耐高温，具有良好的低剪切速率粘度的有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂。
[0004]本发明的另一个目的是提供一种上述弱凝胶流型调节剂的制备方法。
[0005]为此，本发明的技术方案如下:
[0006]一种钻井液用 有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂，其特征在于:由按重量份计的下列组分制备而成:
[0007]
羟乙基纤维素 10~20份；
聚阴离子纤维素10~20份；
羧甲基纤维素 10~20份；
[0008]黄原胶10~20份；
羟丙基瓜尔胶 10~20份；
无机蛇纹石棉纤维5~10份；
脂肪酸甲酯 5份；
十水四硼酸钠 5份；
亚硫酸钠5份；
水 20份。
[0009]一种权利要求上述钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂的制备方法，包括以下步骤:
[0010](I)按配比将所述十水四硼酸钠溶于所述水中，制得十水四硼酸钠水溶液；
[0011](2)按配比将所述黄原胶、羟丙基瓜尔胶投入到捏合机中，边捏合边加入已制得的十水四硼酸钠水溶液，在40-60°C条件下，反应l_2h ；
[0012](3)将得到的物质烘干，粉碎；
[0013](4)按配比将所述蛇纹石棉纤维与脂肪酸甲酯投入到捏合机中，使其充分捏合，反应 l-3h ；
[0014](5)按配比将所述羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素、亚硫酸钠与步骤(3)、步骤(4)中所得的物质混合均匀，制得钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂。
[0015]在该制备方法中，蛇纹石棉纤维与脂肪酸甲酯投入到捏合机中充分捏合，解决了以往石棉粉尘对人体损伤的问题。
[0016]本发明的钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂主要以有机天然高分子聚合物为原料，通过捏合工艺形成中间体，然后用脂肪酸甲酯将无机蛇纹石棉进行改性，形成超级无尘石棉，最后将两种半成品与羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素和抗高温氧化剂复合形成。在悬浮液中部分聚合、部分交联，形成弱交联的水溶性合成高分子复合材料，这类流型调节剂易降解、耐高温，且流变性远远超过普通流型调节剂，有效解决了常规钻井液体系因携砂能力弱而导致的沉砂卡钻、井塌、井漏等复杂情况。其本身具有多糖性吸水基团和一些活性基团(-OH、COOH等)，这些基团可以通过分子间作用力形成具有一定强度的结构，起到桥连作用，更有利于网状结构的形成，提高钻井液的流变性能和该调节剂自身的抗温性能。
[0017]该钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂可应用于无固相钻井液体系、低固相钻井液体系、氯化钾钻井液体系及有机盐钻井液体系。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明的弱凝胶流型调节剂及其制备方法进行详细说明。[0019]本发明的调节剂以羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素、黄原胶、羟丙基瓜尔胶、十水四硼酸钠、亚硫酸钠和水为原料，经过捏合和复配的方法所制备而成。以下为本发明的3个具体实施例，在下述实施例中，各物质的份数均为重量份，所用的水为普通生活用水。
[0020]实施例1:
[0021](I)将5份十水四硼酸钠溶于20份水中，制得十水四硼酸钠水溶液；
[0022](2)将10份黄原胶，20份羟丙基瓜尔胶投入到捏合机中，边捏合边加入步骤(1)制得的十水四硼酸钠水溶液，在40°C条件下，反应2h ；
[0023](3)将得到的物质烘干，粉碎；
[0024](4)将10份蛇纹石棉纤维与5份脂肪酸甲酯投入到捏合机中，使其充分捏合反应Ih ；
[0025](5)将15份羟乙基纤维素、10份聚阴离子纤维素、20份羧甲基纤维素、5份亚硫酸钠与步骤(3)、步骤(4)中制得物质混合均匀，得到钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂。
[0026]实施例2:
[0027](I)将5份十水四硼酸钠溶于20份水中，制得十水四硼酸钠水溶液；
[0028](2)将20份黄原胶，10份羟丙基瓜尔胶投入到捏合机中，边捏合边加入步骤(1)制得的十水四硼酸钠水 溶液，在50°C条件下，反应2h ；
[0029](3)将得到的物质烘干、粉碎；
[0030](4)将5份蛇纹石棉纤维与5份脂肪酸甲酯投入到捏合机中，使其充分捏合、反应2h ；
[0031](5)将20份羟乙基纤维素、20份聚阴离子纤维素、10份羧甲基纤维素、5份亚硫酸钠与步骤(3)、步骤(4)中制得的物质混合均匀，得到钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂。
[0032]实施例3:
[0033](I)将5份十水四硼酸钠溶于20份水中，制得十水四硼酸钠水溶液；
[0034](2)将20份黄原胶，10份羟丙基瓜尔胶投入到捏合机中，边捏合边加入步骤(1)制得的十水四硼酸钠水溶液，在60°C条件下，反应2h ；
[0035](3)将得到的物质烘干，粉碎；
[0036](4)将10份蛇纹石棉纤维与5份脂肪酸甲酯投入到捏合机中，在50°C条件下使其充分捏合，反应3h ；
[0037](5)将10份羟乙基纤维素、20份聚阴离子纤维素、15份羧甲基纤维素、5份亚硫酸钠与步骤(3)、步骤(4)中所得的物质混合均匀，得到钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂。
[0038]使用流型调节剂黄原胶作为本发明进行实验对比的对比例，得到对上述3个实施例制得的钻井液用弱凝胶流型调节剂的效果评价。
[0039]所采用的产品评价方法如下:
[0040]量取400ml蒸懼水置于衆杯中，首先在11000r/min下边搅拌边加入4g流型调节剂，高搅20min，其间中断两次，将器壁上的粘附物刮回到浆杯中，再加入16g氯化钠，高搅IOmin,于室温下密闭养护4h后将其高速搅拌5min，测定其塑性粘度、动切力、Φ6和Φ3，用低剪切粘度计测定0.3r/min的低剪切速率粘度值(LSRV);然后将其放入滚子加热炉中，在120°C下恒温滚动16h，取出冷却至室温，再高速搅拌5min，测定其塑性粘度、动切力、Φ6、Φ3和0.3r/min下的低剪切速率粘度值。
[0041]评价结果见表1:
[0042]表1弱凝胶流型调节剂在4%氯化钠盐水中的评价实验
[0043]
【权利要求】
1.一种钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂，其特征在于:由按重量份计的下列组分制备而成:
羟乙基纤维素 10~20份；
聚阴离子纤维素10~20份；
羧甲基纤维素 10~20份；黄原胶10~20份；
羟丙基瓜尔胶 10~20份；
无机蛇纹石棉纤维5~10份；
脂肪酸甲酯 5份；
十水四硼酸钠 5份；
亚硫酸钠5份；
水20份。
2.—种权利要求1所述钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)按配比将所述十水四硼酸钠溶于所述水中，制得十水四硼酸钠水溶液； (2)按配比将所述黄原胶、羟丙基瓜尔胶投入到捏合机中，边捏合边加入已制得的十水四硼酸钠水溶液，在40-60°C条件下，反应1-2h ； (3)将得到的物质烘干，粉碎；(4)按配比将所述蛇纹石棉纤维与脂肪酸甲酯投入到捏合机中，捏合反应l_3h； (5)按配比将所述羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素、亚硫酸钠与步骤(3)、步骤(4)中所得的物质混合均匀，制得钻井液用有机-无机复合型弱凝胶流型调节剂。
【文档编号】C09K8/035GK103980870SQ201410198623
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】黄达全, 王伟忠, 郭剑梅, 张现斌, 张坤, 张向明, 李振杰, 苏君 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司