專利名稱：：鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種石油鉆井用鉆井液抑制劑，特別是一種鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法。
背景技術：
：隨著世界石油、天然氣儲量的逐步遞減，以及油氣消耗量的日益增力口，石油鉆井開采難度越來越大。主要表現在隨著淺表儲層油氣儲量的枯竭，石油井的開采深度不斷加深，鉆遇的地層復雜情況增多，鉆井成本提高幅度較大。目前，在世界和國內石油鉆井專業(yè)范圍內，泥頁巖井段井壁不穩(wěn)定一直是困擾鉆井工藝技術的技術難題?，F場實踐表明，在眾多的難度井中，其難點就在于不能很好的解決泥頁巖井段井壁不穩(wěn)定問題，造成井下事故頻繁發(fā)生、鉆井作業(yè)綜合成本^f艮高、工期延長、損害油氣層、工程報廢井比例較高。鉆井液在鉆井作業(yè)過程中，有平衡地層壓力、攜帶清除鉆屑、冷卻潤滑鉆頭、保護井壁穩(wěn)定和保護油氣層的功用。隨著人們環(huán)保意識的增強，滿足鉆井工程需要的環(huán)境友好型的處理劑的研制工作就顯得更加迫切。在鉆遇水敏性泥頁巖地層時，由于這類地層中含有蒙脫石、伊利石或者伊蒙混層的粘土礦物，會在鉆井液的濾液水化作用下，發(fā)生膨脹、破碎、剝落、散塌等物理和化學作用，引起井眼縮徑、井壁坍塌等復雜情況，造成卡鉆、憋漏地層等事故的發(fā)生，影響了鉆井速度、損害了油氣層。目前，國內外抑制性鉆井液體系是以單一無機鹽或者有機鹽為抑制核心的，使用該種鉆井液通過大量的現場應用，表現了一定的抑制能力，在一定程度上能夠解決水敏性泥頁巖井段井壁不穩(wěn)定的問題。但是，也暴露出了一些問題，主要表現在1.鉆井液中在加入抑制性金屬離子的同時，無法避免的引入了陰離子或陰離子團。這些陰離子或陰離子團不但占用了大量的化學空間，造成單位體積內鉆井液含有無用物質的質量加大，而且某些陰離子如C廠，對于測井作業(yè)有負面影響。2.單一無機鹽或者有機鹽，其在鉆井液中的抑制作用是通過陽離子壓縮粘土顆粒表面雙電層的化學作用來實現的。然而，由于單一無機鹽或有機鹽中不可避免的含有大量的陰離子，在增加礦化度的同時，真正有用的陽離子并沒有增加，對鉆井液的抑制作用也沒有增強，反而導致鉆井液流變性和造壁性變壞。為了調整鉆井液性能，又要加入大量的處理劑，增加了鉆井液成本。
發(fā)明內容為解決上述問題，本發(fā)明在于提供一種抑制性強、潤滑性好、對鉆井液性能無副作用、對其它鉆井作業(yè)程序沒有負面影響的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法。本發(fā)明采用的技術方案是鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑其組分為一種復合金屬離子葡萄糖酸鹽，金屬離子可以為鉀、鈉、4丐、鎂、鋅等金屬陽離子，并采用下述方法制備①水和淀粉按1:0.01~2的重量比混合，加入0.01%~20%(按淀粉的重量百分比)的催化劑，在溫度為40-150。C和0.1~4MPa的壓力條件下，反應1~10h,淀粉水解；②在水解產物中加入O.Ol%~5%(按淀粉的重量百分比)氧化劑，在40~150。C的溫度、0.1~4MPa的壓力下氧化0.5~5h;③氧化產物用堿性處理劑調節(jié)PH值為7~12,制得所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑膠液。其中淀粉為土豆淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉、紅薯淀粉等各類作物生產的淀粉，水和淀粉的最佳重量比為1:0.5-1;采用的催化劑是硫酸、鹽酸、硝酸、曱酸等可以使淀粉水解的各類酸或者酸性物質，最佳用量范圍為；氧化劑為過氧化氫、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、硝酸、硫酸和鉻酸鹽等，最佳加量范圍為0.01%~5%;堿性處理劑包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、氬氧化鈣、氫氧化鎂、碳酸鉀等，經堿性物質調節(jié)后的產物PH值為7~12,常規(guī)范圍為9~12。其制備方法中步驟①所述的最佳溫度范圍為80~150°C;步驟①所述的常用壓力范圍為0.1~2MPa;步驟①所述的常規(guī)反應時間為2~4h;步驟②所述的最佳溫度范圍為80~120°C;步驟②所述的壓力最佳范圍為0.1-2MPa;步驟②所述的常用反應時間為l~2h。另外，本發(fā)明提供的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑，還可以進一步含有瀝青類衍生物、無機鹽和有機鹽。本發(fā)明提供的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑是一種復合金屬離子葡萄糖酸鹽，金屬離子可以為鉀、鈉、鈣、鎂、鋅等金屬陽離子。金屬陽離子能抑制泥頁巖的水化膨脹和水化*;葡萄糖酸^f艮陰離子通過羥基與粘土表面的吸附作用，而在粘土表面形成保護膜，從而阻止粘土的水化。淀粉水解后生成葡萄糖，葡萄糖經過氧化可以生成葡萄糖酸，堿性物質與葡萄糖酸發(fā)生中和反應，把K+等抑制性陽離子引入，在一定程度上已經顯示出能達到或者優(yōu)于單一KC1抑制性鉆井液的抑制效果，潤滑性方面優(yōu)于KC1鉆井液的潤滑效果。本發(fā)明具有如下有益效果1.在適當加量的情況下，本發(fā)明完全可以達到或超過KC1的抑制能力，能夠滿足現場鉆井作業(yè)的要求。2.本發(fā)明中所含的陰離子團，能在泥頁巖表面吸附形成保護膜，可抑制泥頁巖的水化分散。3.本發(fā)明具有輔助潤滑作用。4.本發(fā)明無環(huán)境污染。具體實施例方式實施例1①200ml水與200g土豆淀粉(質量比1:1)混合，加入5ml甲酸，在120°C、0.5MPa條件下反應2h，淀粉水解；②水解產物加入高錳酸鉀lg,9(TC條件下氧化lh;③氧化產物用KOH調節(jié)PH值至9左右，即得到鉆井用葡萄糖酸鹽抑制劑。下面是在室內對單種無機鹽和本發(fā)明抑制作用的比較實驗。在濃度均為15%的本發(fā)明溶液和KC1溶液中，加入6~10目新疆夏子街坂土顆粒，在120。C條件下，熱滾16h，冷卻后，用40目篩網沖洗干凈后，放入烘箱，在10(TC烘干后稱重。算出滾動回收率，如表l:表l本發(fā)明溶液、KC1溶液滾動回收率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例2①200ml水與100g土豆淀粉(質量比1:0.5)混合，加入5ml硝酸，在120°C、0.5MPa條件下反應2h,淀粉水解；②水解產物加入高錳酸鉀lg，9(TC條件下進行氧化lh;③氧化產物用KOH調節(jié)PH值至9左右，即得該產品。下面是本發(fā)明在鉆井液中的性能測試。將本發(fā)明加入坂土基漿中，測試流變性能，定性的確定其對鉆井液的影響。下表是定性評價本發(fā)明相對于KC1流變性和抑制性的比較實驗。從實驗數據可以看出，加入本發(fā)明的鉆井液，其流變性和抑制能力均優(yōu)于KC1。通過實驗可以看出，本發(fā)明完全可以滿足現場鉆井施工的需要。表2配制的坂土基漿配方及性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表中符號及代號注釋FL:API濾失量，mlAV:鉆井液表觀粘度，mPa.sPV:鉆井液塑性粘度，mPa.sYP:鉆井液動切力，PaGels:鉆井液初切力/鉆井液終切力，PaFA-367:聚合物包被劑JT-888:降失水劑KC1:無機鹽氯化鉀權利要求1、鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑，其特征在于其組分為一種復合金屬離子葡萄糖酸鹽，金屬離子可以為鉀、鈉、鈣、鎂、鋅等金屬陽離子，并采用下述方法制備①水和淀粉按1:0.01~2的重量比混合，加入0.01%~20%(按淀粉的重量百分比)的催化劑，在溫度為40150。C和0.1~4MPa的壓力條件下，反應1~10h,淀粉水解；②在水解產物中加入O.Ol%~5%(按淀粉的重量百分比)氧化劑，在40~150。C的溫度、0.14MPa的壓力下氧化0.5-5h;③氧化產物用堿性處理劑調節(jié)PH值為7~12，制得所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑膠液。2、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于所述的淀粉為土豆淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉、紅薯淀粉等各類作物生產的淀粉。3、如權利要求1所述或權利要求2所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于水和淀粉的重量比為1:0.5~1。4、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于所述的催化劑包括硫酸、鹽酸、硝酸、曱酸等可以使淀粉水解的各類酸或者酸性物質。5、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于所述的氧化劑為過氧化氫、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、賄酸、硫酸和鉻酸鹽等。6、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于氧化劑加量為0.01%~5%(淀粉重量)。7、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于所述的堿性處理劑包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鎂、碳酸鉀等。8、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于還可進一步含有瀝青類衍生物、無機鹽及有機鹽。9、如權利要求1所述的一種鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于步驟①所述的溫度為80~150°C。10、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于步驟①所述的壓力為0.12MPa。11、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于步驟①所述的反應時間為24h。12、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于步驟②所述的溫度為80~120°C。13、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于步驟②所述的壓力為0.12MPa。14、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于步驟②所述的反應時間為l~2h。15、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于步驟③所述經堿性物質調節(jié)后的產物PH值為9~12。16、如權利要求1所述的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，其特征在于將上述獲得的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑膠液進行晾干、風干或烘干等方式制成產品，也可將產品粉碎后得到粉劑。全文摘要本發(fā)明涉及石油鉆井用的鉆井液用葡萄糖酸鹽抑制劑及其制備方法，將水和淀粉按1∶0.01～2的重量比混合，加入適量催化劑進行水解，再加入氧化劑氧化后用堿性處理劑調節(jié)獲得該產品。本發(fā)明是以K⁺、Ca²⁺等金屬陽離子為抑制離子，能抑制泥頁巖的水化膨脹和水化分散；葡萄糖酸根陰離子通過羥基與粘土表面的吸附作用，而在粘土表面形成保護膜，從而阻止粘土的水化。本發(fā)明為抑制性鉆井液提供一種抑制性強、有潤滑作用、對鉆井液性能無副作用、對其它鉆井作業(yè)工序沒有負面影響的安全環(huán)保的處理劑。文檔編號C09K8/02GK101311240SQ200710109319公開日2008年11月26日申請日期2007年5月24日優(yōu)先權日2007年5月24日發(fā)明者劉志良,周天輝,李稱心,楊玉良,馬世昌,黃治中申請人:新疆石油管理局鉆井工藝研究院