专利名称：钻井液用固体多元醇的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻井工业中水基钻井液常用的处理剂，尤其是指钻井液用固体多元醇，该固体多元醇除具有现在公知的钻井液用液体聚合醇的优点外，还克服了液体聚合醇在使用上需要特殊包装、装卸和加料不方便、运输成本较高且容易浪费等缺点外，还具有不增粘、不起泡的优点。
背景技术：
油气勘探开发过程中钻遇地层的60～80％属页岩或类似页岩的地层，页岩地层的特点在于吸水膨胀，这使得钻井工程会遇到许多难以克服的困难。从目前来看，解决这一问题最可行的办法就是改善钻井液的性能。
在早期的油田钻探工作中，油基钻井液被广泛使用，但是油基钻井液本身具有不可克服的缺点，那就是对环境有着严重污染、不安全且价格昂贵。因此，在实际工作中水基钻井液渐渐取代了油基钻井液。虽然水基钻井液在保护环境等各方面具有油基钻井液不可比拟的优势，却在性能方面和油基钻井液具有较大差距。为了解决这一问题，在油田工作者的共同关注和努力下，各种高效水基钻井液得到了迅速发展。
醇类钻井液体系就是在这种条件下重新得到研究和应用的。现有的醇类钻井液体系中的醇类处理剂多为含有不超过40％聚合醇的液体混合物，聚合醇在我国也被称为多元醇、复合醇，是90年代初发展起来的一种新型的水基钻井液添加剂，具有以下优点(1)能提高聚合物钻井液的防塌性和润滑性；(2)对聚合物钻井液有一定的稀释降粘作用，并能提高聚合物钻井液的高温高压稳定性；(3)超过其浊点温度时，能降低钻井液的高温高压失水，使泥饼光滑致密；(4)多元醇具有的低的荧光性满足地质录井的需要；(5)多元醇具有的低的生物毒性能满足环境保护的需要；(6)多元醇处理剂能提高聚合物泥浆的抗海水污染、抗劣质土固相侵污、抗钙、抗镁能力，使泥浆性能易于维护。
由于多元醇具有以上优点，被看作是协调钻井工程技术、储层保护技术与环境保护需要之间矛盾的产物，是钻井液水基处理剂中的新秀。
虽然多元醇的研究已经取得很多成果，但现在应用的聚合醇都是液体形式，该液体形式的多元醇也由此产生了许多问题，例如，液体多元醇需要铁或塑料桶特殊包装，装卸不方便，运输成本较高；加料不方便且容易浪费；自身粘度较大；使用过程中不可避免的起泡，造成钻井液性能不好及其它问题。
综上所述，亟需一种既保留了多元醇的优点，又能解决其存在的种种问题的新型的多元醇应用到水基钻井液中。
发明内容
本发明针对现有的钻井液用液体多元醇存在的不足，一改过去钻井液用多元醇都为液体的形式，研究出以固体形式存在的钻井液用固体多元醇，提供了一种多项性能指标均得以改善的钻井液用固体多元醇。
本发明的目的在于提供一种钻井液用固体多元醇，该固体多元醇的性能指标均不低于现有的钻井液用液体聚合醇。
本发明提供了一种钻井液用固体多元醇，其由平均分子量为5500～7500的聚乙二醇、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙组成，上述三种组分的质量比为1.95～2.05∶0.95～1.05∶1.95～2.05。
本发明所提供的钻井液用固体多元醇，其性能指标不低于现在常用的钻井液用液体多元醇，并克服了钻井液用液体多元醇许多缺点，如容易引起增粘、起泡，需要特殊包装，装卸不方便，运输成本较高，加料不方便且容易浪费等。因此，钻井液用固体多元醇是一种高效、环保、经济的钻井液水基处理剂。
本发明的钻井液用固体多元醇，其中，平均分子量为5500～7500的聚乙二醇、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙的质量比优选约为2∶1∶2。
本发明所述平均分子量为5500～7500聚乙二醇通常指PEG6000(或聚乙二醇PEG6000)，由于其平均分子量较大，常温下呈固状，现有钻井液用添加剂很少采用。本发明重点在于开发适于深井作业的钻井液用添加剂。实验证明，采用分子量较大(5500～7500)的聚乙二醇(即，PEG6000)作为钻井液用添加剂的主要原料，配合其他辅料，完全可达到既保留水基钻井液用液体多元醇的所有优点，又很好地解决了其存在的种种问题的预期效果。
本发明所述的聚氧乙醚L61(聚醚L61)指聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物。L61中的“L”代表液状，“1”表示在该分子中聚氧乙烯的含量为10％。该聚氧乙醚L61在精细化工领域中也可称为聚氧乙醚L61、聚醚L61、聚醚L61或者L61，一般用来配制低泡高去污力的合成洗涤剂，在造纸或发酵工业中用作消泡剂，本发明添加L61目的是抑制成品不可避免出现的发泡现象，且起到增加成品润滑性的作用。
如果单独用上述PEG6000和L61混合制成的固体多元醇，虽然可以达到钻井液添加剂的性能，但是二者混合后易吸水使成品由固体逐渐变成液体状态，失去了其为固体多元醇添加剂的应具有的优势。本发明人经过大量的实验，证实了加入一定量的木质素磺酸钙，可以解决平均分子量为5500～7500的聚乙二醇(即PEG6000)和L61混合后的吸水问题，并且发明人还发现，木质素磺酸钙的加入使得制成的固体多元醇组合物在实际应用和操作时降低了钻井液粘度，使之更加适用于深井作业的钻井液处理剂。
本发明还提供了一种钻井液用固体多元醇的制备方法，包括将平均分子量为5500～7500的聚乙二醇、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙按照1.95～2.05∶0.95～1.05∶1.95～2.05质量比混合。
上述制备方法，优选为，先将聚氧乙醚L61和木质素磺酸钙混合，再与平均分子量5500～7500的聚乙二醇混合。
在本发明的优选实施例中，制备方法优选为，先将L61和木质素磺酸钙混合；再将平均分子量5500～7500的聚乙二醇(PEG6000)粉碎，粉碎的程度掌握在破坏其原有的块状形态，有一定的粒度即可，其为本领域常识，目的是为了让L61和木质素磺酸钙混合物，能够更均匀地包裹一定粒度的平均分子量为5500～7500的聚乙二醇(PEG6000)；最后将混合后的L61和木质素磺酸钙与粉碎后的分子量5500～7500的聚乙二醇(PEG6000)混合均匀即可。为了在使用时更加方便，钻井液用添加剂的效果更好，可以将上述得到的最终混合物充分拌和。
本发明还提供了上述方法制得的固体多元醇在钻井液用添加剂中的应用，应用方法为将其直接加入至钻井液中，加入量一般为2％～3％，单位为质量(g)/体积(mL)。
本发明所提供的钻井液用固体多元醇，其为一种组合物，优选由平均分子量为5500～7500的聚乙二醇、L61、木质素磺酸钙三种物质混合而成，质量比优选约为2∶1∶2。
本发明所采用的平均分子量为5500～7500的聚乙二醇(即PEG6000)，聚氧乙醚L61和木质素磺酸钙等原料均为普通工业产品，市售可得。
本发明的产品的性能测试，按市售液体聚合醇的主要评价步骤进行1.1起泡情况测定。取350mL蒸馏水，加入1.0g碳酸钠，再加22.5g钻井液用试验用钠土，高速搅拌20min，加入10.5g试样，观察基浆产生气泡情况。
1.2浊点测定。取100mL蒸馏水倒入洁净烧杯中，加入1.0g试样，低速搅拌20min，将温度计放入上述溶液中，将烧杯放在加热套上加热，溶液由清变浊时的温度，即为浊点。
1.3表观粘度比测定。
1.3.1配两份基浆，取350mL蒸馏水，加入1.0g碳酸钠，再加22.5g钻井液用试验用钠土，高速搅拌20min。
1.3.2取一份基浆，测其表观粘度，定为AV1；取另一份基浆，加入10.5g试样，高速搅拌20min，测其表观粘度，定为AV2。
1.3.3计算表观粘度比H=AV1AV2]]>1.4润滑系数降低率测定。
1.4.1配两份基浆，取350mL蒸馏水，加入15.0g钻井液用试验用钠土，高速搅拌20min。取一份基浆，加入10.5g试样与0.5g NaOH，高速搅拌20min，得到样品浆。取E-P极压润滑联用仪，测定基浆及样品浆在室温下的润滑系数的稳定值(分别为K1、K2)。
1.4.2计算润滑系数降低率V=K1-K2K1×100%]]>1.5荧光级别测定。
在洗净烘干的50mL烧杯中加入20mL二氯甲烷，再加0.5mL样品，摇匀，倒一部分于干净试管内，然后在紫外光仪下观看荧光并与标准系列对比确定荧光级别。
1.6以上测试步骤1.1中，可观察到基浆中只出现少量气泡并很快消失。
由以上测试步骤，参照市售液体聚合醇的有关主要指标，得到如下结果
从上述实验结果看，本发明各项性能指标均达到设计要求。其中本发明的产品为自由流动颗粒，表明固体多元醇实现了运输方便目的；浊点约在32℃，表明固体多元醇适用于深井钻井作业；表观粘度比小于1，表明固体多元醇加入钻井液后，钻井液不会增加粘度，对钻井液流变性影响不大；荧光级别为3，表明固体多元醇的应用时的发光程度，不会对勘探开发的油气发现产生不利影响；气泡小，表明固体多元醇对钻井泵的效率不会产生不利影响。因此，本发明的固体多元醇是一种良好的钻井液用固体添加剂。
具体实施例方式
以下详细说明本发明，但不限定本发明的实施范围。
实施例1组成聚乙二醇PEG6000、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙的质量比为2∶1∶2。
制备方法先将L61和木质素磺酸钙混合；再将PEG6000粉碎成有利于流动的颗粒；最后将混合后的L61和木质素磺酸钙与粉碎后的PEG6000混合，再充分拌和，即可。
以2％的添加量加入至钻井液中，经过测试，各项指标均合格。
实施例2组成聚乙二醇PEG6000、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙的质量比为2.05∶1∶2。
制备方法先将L61和木质素磺酸钙混合；再将PEG6000粉碎；最后将混合后的L61和木质素磺酸钙与粉碎后的PEG6000混合，再充分拌和，即可。
以3％的添加量加入至钻井液中，经过测试，各项指标均合格。
实施例3组成聚乙二醇PEG6000、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙的质量比为1.95∶1∶2.05。
制备方法先将L61和木质素磺酸钙混合；再将PEG6000粉碎；最后将混合后的L61和木质素磺酸钙与粉碎后的PEG6000混合，再充分拌和，即可。
经过测试，各项指标均合格。
实施例4组成聚乙二醇PEG6000、聚醚L61、木质素磺酸钙，其质量比为2.05∶0.95∶1.95。
制备方法先将L61和木质素磺酸钙混合；再将PEG6000粉碎；最后将混合后的L61和木质素磺酸钙与粉碎后的聚乙二醇混合，再充分拌和，即可。
经过测试，各项指标均合格。
实施例5组成聚乙二醇PEG6000、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙的质量比为2.05∶0.9∶2.05。
制备方法将PEG6000、L61和木质素磺酸钙充分混合，即可。
经过测试，各项指标均合格。
权利要求
1.一种钻井液用固体多元醇，其由平均分子量为5500～7500的聚乙二醇、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙组成，上述三种组分的质量比为1.95～2.05∶0.95～1.05∶1.95～2.05。
2.根据权利1中所述的钻井液用固体多元醇，其中所述平均分子量为5500～7500的聚乙二醇、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙的质量比为2∶1∶2。
3.一种钻井液用固体多元醇的制备方法，该方法包括将所述平均分子量为5500～7500的聚乙二醇、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙按照1.95～2.05∶0.95～1.05∶1.95～2.05质量比混合。
4.根据权利要求3的制备方法，其中包括，先将聚氧乙醚L61和木质素磺酸钙混合，再与平均分子量为5500～7500的聚乙二醇混合。
5.根据权利要求4的制备方法，其中包括，先将聚氧乙醚L61和木质素磺酸钙混合，再与粉碎后的平均分子量为5500～7500的聚乙二醇混合，最后将得到的混合物粉碎。
6.权利要求1所述的固体多元醇在钻井液用添加剂中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种钻井液用固体多元醇，其由质量比为1.95～2.05∶0.95～1.05∶1.95～2.05的平均分子量为5500～7500的聚乙二醇、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙组成，该固体多元醇除具有现在钻井液用液体聚合醇的优点外，还克服了液体聚合醇在使用上需要特殊包装、装卸和添加不方便、运输成本较高且容易浪费等缺点，还具有不增粘、不起泡等优点；本发明还提供了钻井液用固体多元醇的制备方法，该方法包括将分子量5500～7500的聚乙二醇、聚氧乙醚L61、木质素磺酸钙按照上述比例充分混合。
文档编号C08L71/08GK1958713SQ20061014417
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月29日 优先权日2006年11月29日
发明者郑力会 申请人:中国石油大学(北京)