一种生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用.pdf

本发明提供了生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用。所述生物聚醇盐是玉米生化法制备乙二醇、丙二醇的副产物，所述生物聚醇盐的加入量为钻井液基液的3wt％-50wt％。本发明提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，采用的是生物聚醇盐是玉米生化法制造乙二醇、丙二醇的副产物，生物聚醇盐作为钻井液处理剂的使用实现了工业副产物的回收利用，而且生物聚醇盐能够起到润滑、加重、增粘和提高钻井液抗温性的作用。

1.生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，其特征在于，所述生物聚醇盐是玉米生化法制备乙二醇、丙二醇的副产物，所述生物聚醇盐的加入量为钻井液基液的3wt％-50wt％。 2.根据权利要求1所述的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，其特征在于，以所述生物聚醇盐的总质量为100wt％计，所述生物聚醇盐的组成包括：2.7％-15.1％的山梨糖醇、5.8％-8.7％的甘油、2.4％-3.7％的乙二醇、0.5％-1.7％的丙二醇、3.6％-5.5％的丁二醇、11.2％-27.5％的聚合醇JLX、6.0％-6.5％的甲酸钠、5.9％-7.2％的乙酸钠、20.0％-23.4％的乳酸钠和18.5％-24.1％的水。 3.根据权利要求2所述的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，其特征在于，以所述生物聚醇盐的总质量为100wt％计，所述生物聚醇盐的组成包括：2.7％的山梨糖醇、5.8％的甘油、2.4％的乙二醇、0.5％的丙二醇、5.5％的丁二醇、27.5％的聚合醇JLX、6.5％的甲酸钠、7.2％的乙酸钠、23.4％的乳酸钠和18.5％的水。 4.根据权利要求1-3任一项所述的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，其特征在于，所述钻井液基液包括浓度为5wt％的钠膨润土浆。 5.根据权利要求1-4任一项所述的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，其特征在于，所述生物聚醇盐为红褐色液体，密度为1.38g/cm，pH为11.8，凝固点为-26℃，明火下不燃烧。 6.一种水基膨润土钻井液，其中，该水基膨润土钻井液包括基液和生物聚醇盐，所述生物聚醇盐是玉米生化法制备乙二醇、丙二醇的副产物，所述生物聚醇盐的加入量为基液的3wt％-50wt％。 7.根据权利要求6所述的水基膨润土钻井液，其特征在于，以所述生物聚醇盐的总质量为100wt％计，所述生物聚醇盐的组成包括：2.7％-15.1％的山梨糖醇、5.8％-8.7％的甘油、2.4％-3.7％的乙二醇、0.5％-1.7％的丙二醇、3.6％-5.5％的丁二醇、11.2％-27.5％的聚合醇JLX、6.0％-6.5％的甲酸钠、5.9％-7.2％的乙酸钠、20.0％-23.4％的乳酸钠和18.5％-24.1％的水。 8.根据权利要求7所述的水基膨润土钻井液，其特征在于，以所述生物聚醇盐的总质量为100wt％计，所述生物聚醇盐的组成包括：2.7％的山梨糖醇、5.8％的甘油、2.4％的乙二醇、0.5％的丙二醇、5.5％的丁二醇、27.5％的聚合醇JLX、6.5％的甲酸钠、7.2％的乙酸钠、23.4％的乳酸钠和18.5％的水。 9.根据权利要求6-8任一项所述的水基膨润土钻井液，其特征在于，所述基液包括浓度为5wt％的钠膨润土浆。 10.根据权利要求6-9任一项所述的水基膨润土钻井液，其特征在于，所述生物聚醇盐为红褐色液体，密度为1.38g/cm，pH为11.8，凝固点为-26℃，明火下不燃烧。

技术领域

本发明涉及一种植物生化法的副产物在石油、天然气勘探开发过程中作为钻井液 处理剂的应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

随着石油勘探开发向深部和海上发展，深井、超深井以及特殊工艺井钻探越来越 多，特别是超高温、超高压地层的钻探，对钻井液提出了更高要求。而钻井液体系的 进步依赖于新型钻井液处理剂的出现，只有重视新型处理剂的研究开发，才能确保钻 井液技术不断进步。

钻井液处理剂的研发基本可以分天然材料改性产品、合成材料、用工业废料或农 副产品制备钻井液处理剂和不同原料复合或反应物4个方面。近两年，尽管我国在钻 井液处理剂研究与应用方面取得可喜进展，现有钻井液处理剂已基本满足钻井需要， 在新型处理剂研究方面也积累了一些成功经验，但在处理剂研究、生产和应用中仍然 存在不少问题。关于钻井液处理剂研究还不均衡，在合成聚合物方面研究多，在天然 材料利用和工业副产物利用方面研究少，研制具有特殊性能的新型钻井液处理剂少。

综上所述，提供一种天然的或工业副产物型的钻井液处理剂成为本领域发展的一 种趋势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应 用，该生物聚醇盐是植物生化法制备乙二醇、丙二醇的副产物，而且具有润滑、加重、 增粘和提高钻井液抗温性的功能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，所 述生物聚醇盐是玉米生化法制备乙二醇、丙二醇的副产物，本发明提供的钻井液的处 理剂不需经过其他前处理即可直接加入到钻井液中使用，根据所需用途在钻井液中的 加入量为钻井液基液的3wt％-50wt％。

本发明提供的生物聚醇盐是玉米生化法制备乙二醇、丙二醇的副产物，具体的制 备过程如下：

将淀粉经过液化、糖化、过滤、脱色等工序后得到葡萄糖浆；

以镍作催化剂，进行加氢反应，得到山梨醇溶液；

将山梨醇溶液经过冷却、沉降、过滤、离交和脱色后，充填氢气，室温下氢气的 初始压力为3MPa-7MPa，以镍钌合金作为催化剂，在180℃-250℃下反应不小于5min， 得到乙二醇、丙二醇及副产物的混合物(生物聚醇盐)。具体制备过程中的液化、糖 化、离交等操作按照常规方式进行即可。

本发明提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，优选地，以所述生物聚醇盐 的总质量为100wt％计，所述生物聚醇盐的组成包括：2.7％-15.1％的山梨糖醇、 5.8％-8.7％的甘油、2.4％-3.7％的乙二醇、0.5％-1.7％的丙二醇、3.6％-5.5％的丁二醇、 11.2％-27.5％的聚合醇JLX、6.0％-6.5％的甲酸钠、5.9％-7.2％的乙酸钠、20.0％-23.4％ 的乳酸钠和18.5％-24.1％的水；

更优选地，以所述生物聚醇盐的总质量为100wt％计，所述生物聚醇盐的组成包 括：2.7％的山梨糖醇、5.8％的甘油、2.4％的乙二醇、0.5％的丙二醇、5.5％的丁二醇、 27.5％的聚合醇JLX、6.5％的甲酸钠、7.2％的乙酸钠、23.4％的乳酸钠和18.5％的水。

本发明提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，优选地，生物聚醇盐作为处 理剂适用的钻井液的组成包括浓度为5wt％的钠膨润土浆等。其中，采用的钠膨润土 浆为钠膨润土与水的混合物。钠膨润土与蒸馏水充分混合后养护24h，得到实验室用 钠膨润土浆；钠膨润土与普通的淡水混合搅拌后，得到现场用钠膨润土浆。

本发明提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，采用的生物聚醇盐是玉米生 化法制造乙二醇、丙二醇的副产物，其主要成分包括二元醇的有机盐、多元醇的有机 盐或聚多元醇的有机盐、乳酸钠或聚乳酸钠等。

本发明提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用中，优选地，采用的生物聚醇 盐为红褐色液体，密度为1.38g/cm3，pH为11.8，凝固点为-26℃，具有明火下不燃烧 的特性。

本发明提供了一种水基膨润土钻井液，其中，该水基膨润土钻井液包括基液和生 物聚醇盐，所述生物聚醇盐是玉米生化法制备乙二醇、丙二醇的副产物，所述生物聚 醇盐的加入量为基液的3wt％-50wt％。

本发明提供的水基膨润土钻井液中，优选地，以所述生物聚醇盐的总质量为 100wt％计，所述生物聚醇盐的组成包括：2.7％-15.1％的山梨糖醇、5.8％-8.7％的甘油、 2.4％-3.7％的乙二醇、0.5％-1.7％的丙二醇、3.6％-5.5％的丁二醇、11.2％-27.5％的聚合 醇JLX、6.0％-6.5％的甲酸钠、5.9％-7.2％的乙酸钠、20.0％-23.4％的乳酸钠和 18.5％-24.1％的水；

更优选地，以所述生物聚醇盐的总质量为100wt％计，所述生物聚醇盐的组成包 括：2.7％的山梨糖醇、5.8％的甘油、2.4％的乙二醇、0.5％的丙二醇、5.5％的丁二醇、 27.5％的聚合醇JLX、6.5％的甲酸钠、7.2％的乙酸钠、23.4％的乳酸钠和18.5％的水。

本发明提供的水基膨润土钻井液，优选地，所述基液的组成包括浓度为5wt％的 钠膨润土浆等。

本发明提供的水基膨润土钻井液中，优选地，采用的生物聚醇盐为红褐色液体， 密度为1.38g/cm3，pH为11.8，凝固点为-26℃，具有明火下不燃烧的特性。

本发明提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用使用的生物聚醇盐，具有很好 的润滑性、低温抗冻性、无毒；而且其本身具有一定的粘度和密度，可节省提粘剂和 盐类用量，与水基膨润土钻井液具有一定的配伍性。举例而言，配制浓度为5％的钠 膨润土浆，加入钠膨润土浆3wt％的生物聚醇盐后，润滑系数降低率不小于25％。配 制浓度为50％的生物聚醇盐的水溶液(50mL的生物聚醇盐加入50mL的水中)，生物 聚醇盐的水溶液的密度不小于1.18g/cm3，表观粘度不小于15.0MPa·s。

本发明的生物聚醇盐作为钻井液处理剂的应用，使用的生物聚醇盐是玉米生化法 制造乙二醇、丙二醇的副产物，用其作钻井液的处理剂降低了钻井液的成本，拓展了 玉米生化法制造乙二醇、丙二醇的副产物的新用途，实现了工业副产物的回收利用。

本发明采用的生物聚醇盐能够进行钻井液的加重，密度可以在1.04g/cm3- 1.20g/cm3的范围内调节。与使用惰性材料进行加重相比，本发明的生物聚醇盐的无 用固相大大减少，降低了堵塞储层孔隙的风险，更有利于储层的保护。

本发明采用的生物聚醇盐属于多功能钻井液的处理剂，生物聚醇盐在加入钻井液 后可以同时提高钻井液的原有抗温性能。

本发明的生物聚醇盐作为一种多功能处理剂，用于钻井液中时，可以减少其他处 理剂如润滑剂、增粘剂和加重剂的使用，降低钻井液的成本，式钻井液更易维护处理。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例首先提供了一种生物聚醇盐，以生物聚醇盐的总质量为100wt％计，生 物聚醇盐的组成包括：2.7％的山梨糖醇、5.8％的甘油、2.4％的乙二醇、0.5％的丙二 醇、5.5％的丁二醇、27.5％的聚合醇JLX、6.5％的甲酸钠、7.2％的乙酸钠、23.4％的 乳酸钠和18.5％的水。

将本实施例提供的生物聚醇盐应用于沈257井浆作为钻井液处理剂，并与柴油、 石墨进行润滑性能的对比。

选择沈257井浆作为基浆，向基浆中分别加入占基浆质量3wt％的柴油、占基浆 质量3wt％的石墨、占基浆质量1wt％的生物聚醇盐、占基浆质量3wt％的本实施例提 供的生物聚醇盐、占基浆质量5wt％的本实施例提供的生物聚醇盐，并进行润滑性能 测试，结果如表1所示，表1为上述各试剂的润滑性能对比结果。

表1

序号 样品名称 润滑系数降低率％ 1 3wt％柴油 10.0 2 3wt％石墨 11.0 3 1wt％生物聚醇盐 16.8 4 3wt％生物聚醇盐 30.2 5 5wt％生物聚醇盐 33.5

由表1可以看出，本实施例提供的生物聚醇盐的润滑性优于石墨和柴油。

将本实施例提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂应用于基浆1。

首先配制基浆1，基浆1的组成包括：0.2wt％的黄原胶XC、0.3wt％的分子量为 100万-200万的复合离子型聚丙烯酸盐PAC141、0.7wt％的磺化酚醛树脂SMP-Ⅱ、 0.7wt％的降滤失剂KH-931、3wt％的超低渗透剂YHS-1、余量为水。

然后分别加入占基浆1质量的5wt％、10wt％、30wt％和50wt％的本实施例提供 的生物聚醇盐，进行密度和漏斗粘度FV的测试，测试结果如表2所示，体现了不同 加入量的生物聚醇盐对基浆1的密度的影响。

由表2可以看出，加入基浆1的50wt％的本实施例的生物聚醇盐可将基浆体系的 密度加重到1.20g/cm3，实现无固相钻井。在配制更高密度的钻井液时可以减少惰性 加重材料的添加量，进而保护储层。

表2

序号 加量％ 密度(g/cm3) 漏斗粘度FV(s) 1 5 1.01 33 2 10％ 1.04 36 4 30％ 1.12 45 6 50％ 1.20 58

将本实施例提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂应用于基浆2，并进行抗温能力 的测试。

首先配制基浆2，基浆2组成包括：0.2wt％的强抑制包被剂IND10、0.2wt％的黄 原胶XC、2wt％的Redu1(由北京培康佳业技术发展有限公司生产)、1wt％的无荧光 防塌降滤失剂KH-931、2wt％的无荧光白沥青NFA-25、3wt％的复配超细碳酸钙、3wt％ 的聚合醇JLX、0.4wt％的钻井液用防水锁剂HAR-D和0.4wt％的分子量为5万到50 万的聚胺聚合物。

然后向基浆2中加入占基浆2质量的50％的本实施例的生物聚醇盐，并测试其抗 温性能，测试结果如表3所示，表3为基浆2与加入生物聚醇盐的基浆2的抗温能力 测试结果。

表3

通过表3可知，基浆2的抗温温度为120℃，在150℃热滚后性能完全被破坏， 而加入本实施例的生物聚醇盐后，基浆体系在150℃热滚后性能仍维持在较好的状 态，表明基浆体系的抗温温度为150℃，从而证明了本实施例提供的生物聚醇盐可以 提高基浆的抗温能力。

另配制基浆3，基浆3组成包括：0.2wt％的黄原胶XC、0.3wt％的分子量为100 万-200万的复合离子型聚丙烯酸盐PAC141、余量为水。

然后向基浆3中加入占基浆3质量的50％的本实施例的生物聚醇盐，测定加入生物聚醇盐前后的抗温性能，实验条件为在120℃下，热滚24h，结果如表4所示，表4为加入生物聚醇盐前后的基浆3的抗温能力的测试结果，其中，表4中的表示六速旋转粘度计600转的度数，表示六速旋转粘度计300转的度数。

表4

由表4可知，没加生物聚醇盐时基浆3在120℃热滚24h后，粘度大幅度降低， 基浆3的性能遭到破坏，而加入生物聚醇盐后，基浆体系热滚前后的性能变化不大。 这充分说明了本实施例提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂时，可以提高钻井液的耐 高温性能。

综上所述，本发明提供的生物聚醇盐作为钻井液处理剂应用于油田钻井领域中 时，在提高钻井液的原有抗温性能的同时也起到保护油气储层的作用。