专利名称:合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法
合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法
技术领域
本发明用于以合成基为主制备的钻井液,以及由合成基构成的钻井液钻井所产生的钻屑的降解,涉及合成基钻井液及钻屑生物降解的技术领域。
背景技术:
随着常规天然气资源不断枯竭,页岩气等非常规天然气资源正成为开发热点。我国页岩气藏资源量丰富,从目前四川盆地的多口先导性试验井来看,页岩的主要特点是易垮塌,常规水基钻井液不能有效解决页岩气探井及开发井钻井过程中的井眼坍塌难题。油基钻井液具有较强的防塌抑制性、抗盐钙侵、润滑性和良好的储层保护性能,由于柴油中芳烃含量高,所以用柴油作基油的传统油基钻井液难以生物降解而达不到环保要求,合成基钻井液是一种可以生物降解的油基钻井液,合成基液的芳烃含量小于1%,对环保不会造成伤害,并且生物降解后的合成基钻井液(钻屑)可耕种土壤。
经检索,虽然现有技术中提出了多种可以降解的钻井液,如公开号为 CN102516957A,
公开日为2012年6月27日的中国专利文献公开了一种适用于地面煤层气钻井或井下瓦斯抽放的钻井液,特别适用于松软煤层钻进。一种松软煤层钻进用的可降解钻井液,它由水、可降解聚合物、造浆粘土、降滤失剂、架桥剂、PH调节剂和破胶剂混合而成;以每100毫升水中加入量计算可降解聚合物O. 5^0. 75克、造浆粘土 0 2克、降滤失剂O.5^2克、架桥剂f 2克和破胶剂O. 0Γ0.1克,pH调节剂的加入量为调节钻井液pH到7。 该钻井液具有较好的流变性和降滤失性能,可以满足松软煤层钻进岩屑携带和井壁稳定的要求;破胶剂降解加稀盐酸酸化的双重解堵措施可有效地清除可降解钻井液对煤层气储层的伤害,并能恢复甚至提高煤岩气体渗透率。
但现有技术没有公开钻井液的降解方法,更没有公开合成基钻井液的降解方法, 同时,针对柴油作基油的传统油基钻井液难以生物降解而达不到环保要求。发明内容
为解决上述现有技术中所存在的技术问题,本发明提出了一种合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法,用于以合成基为主制备的钻井液,以及由合成基构成的钻井液钻井所产生的钻屑的降解,采用本方法降解后,合成基液的芳烃含量小于1%,对环保不会造成伤 害,并且生物降解后的合成基钻井液和钻屑可耕种土壤。
本发明是通过采用下述技术方案实现的一种合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法,其特征在于包括如下步骤第一步材料准备a、制备模拟钻屑称取3重量份的重质碳酸钙和I重量份的粉质黏土,混合形成4重量份的模拟钻屑;b、准备表层土和有机质采集地表下0-25cm的土壤,自然风干后经粉碎、筛选,使其粒 径〈2_;并准备两种有机质小麦秸杆和油菜秸杆,按任意比例混合,备用;C、配制合成基钻井液,待用;第二步合成基钻井液和钻屑的生物降解取4-5千克模拟钻屑加入1300-1400ml的合成基钻井液中进行混合,再加入4_5千克 的表层土,然后加入已准备好的有机质2. 5千克,最后加入1. 5-2. 5克肥料,定时通风,温度 保持在20°C,定时浇水、混合,每天监测温度和相对湿度,最后用红外分光光度法测定总石 油烃TPH值小于1%,说明合成基钻井液及钻屑已生物降解。
所述的肥料是磷酸二氢钠和尿素混合后的水溶液,2克肥料中,所述磷酸二氢钠占1.34克,尿素占O. 66克。
进一步的,所述第二步中,取4. 5千克模拟钻屑加入1353ml的合成基钻井液中进 行混合,再加入4. 5千克的表层土,然后加入已准备好的有机质2. 5千克,最后加入2克肥 料,定时通风,温度保持在20°C,定时浇水、混合,每天监测温度和相对湿度,最后用红外分 光光度法测定总石油烃TPH值小于1%,说明合成基钻井液及钻屑已生物降解。
所述小麦秸杆和油菜秸杆,均剪断至5cm以下备用。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果如下1、本发明中,第一步a中采用的重质碳酸钙和粉质黏土混合产生的物质更接近钻屑的 主要构成成分,有利于今后现场试验。
2、本发明中,第一步b中采集地表下0-25cm的土壤,自然风干后经粉碎、筛选,使 其粒径〈2_ ;并准备两种有机质小麦秸杆和油菜秸杆,按任意比例混合,备用;采集地表 下0-25cm的土壤,有利于和常规耕种所需深度的土壤相适配度,粒径小于2_,与钻屑的粒 度相一致,使效果更好。小麦秸杆和油菜秸杆这两种有机质原料方便易得。
3、本发明中,采用模拟钻屑先与合成基钻井液混合,再加入表层土,最后加入肥 料,这样的先后顺序,更有利于后面的生物降解过程。
4、本发明中,采用特定的4. 5千克模拟钻屑混入1353ml的合成基钻井液中,并加 入等量的表层土,最后加入特定的2克的肥料,经过试验,这样的比例刚好进过反应后能使 TPH〈1% 以下。
5、本发明中,小麦秸杆和油菜秸杆剪至5cm以下,能更好地加速合成基钻井液及 钻屑的生物降解。
6、本发明中,采用磷酸二氢钠和尿素混合的水溶液能给土壤提供氮磷钾矿物质及 微量元素,有利于生物降解后的钻屑与泥土混合后能耕种。
7、综上所述,采用上述特定步骤和具体参数的本发明的技术方案,合成基液的芳 烃含量小于1%,对环保不会造成伤害,并且生物降解后的合成基钻井液和钻屑可耕种土壤。
具体实施方式
实施例1作为本发明的一较佳实施方式,本发明公开了一种合成基钻井液及钻屑的模拟生物降 解方法,包括如下步骤第一步材料准备a、制备模拟钻屑称取3重量份的重质碳酸钙和I重量份的粉质黏土,混合形成4重量 份的模拟钻屑;b、准备表层土和有机质采集地表下0-25cm的土壤,自然风干后经粉碎、筛选,使其粒 径〈2_;并准备两种有机质小麦秸杆和油菜秸杆,按任意比例混合,备用;C、配制合成基钻井液,待用;第二步合成基钻井液和钻屑的生物降解取4-5千克模拟钻屑加入1300-1400ml的合成基钻井液中进行混合,再加入4_5千克 的表层土,然后加入已准备好的有机质2. 5千克,最后加入1. 5-2. 5克肥料,定时通风,温度 保持在20°C,定时浇水、混合,每天监测温度和相对湿度,最后用红外分光光度法测定总石 油烃TPH值小于1%,说明合成基钻井液及钻屑已生物降解。
实施例2作为本发明的最佳实施方式,本发明公开了一种合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解 方法,包括如下步骤第一步材料准备1.模拟钻屑制备准备重质碳酸钙,颗粒平均直径为O.70cm,称取6. 75kg的重质碳酸 隹丐和2. 25g的粉质黏土混合模拟9kg的钻屑;2.表层土和有机质采集表层0-25cm自然状态下未经压紧的土壤,自然风干至一定程 度后,经粉碎、筛选,使其粒径〈2_;两种有机质小麦秸杆和油菜秸杆,剪断至5cm以下备用;3.配制合成基钻井液;第二步合成基钻井液和钻屑的生物降解取4. 5千克模拟钻屑加入1353ml的合成基钻井液中进行混合,再加入4. 5千克的表层 土,此时混合物含有8%TPH,然后加入已准备好的有机质2. 5千克,得出两者能均匀混合的 最大比例为6%,并在搅匀的过程中朝混合物喷洒蒸馏水以保持一定的黏度后加入2克肥料 (1. 34g磷酸二氢钠和O. 66g的尿素的水溶液),定时通风,室内温度保持在20° C,定时浇水、 混合,每天监测温度和相对湿度,最后用红外分光光度法测定总石油烃TPH值,最先钻屑中 的TPH值为9. 2%,经过70天生物降解后,钻屑中的TPH值只有O. 67%。
把生物降解后的钻屑与一般泥土混合后,可以种植大豆。
所述的合成基钻井液,由下述重量百分比的原料混合而成60 70%的合成基;2.0% 4. 0%的有机土 ;3. 0% 5. 0%的主乳化剂;2. 0% 4. 0%的辅乳化剂;0. 1% O. 2% 的润湿剂;0. 5% 2. 0%的流型调节剂;2. 0% 3. 0%的CaO ;10% 15%的CaCl2水溶液;4.0% 6. 0%的降滤失剂和2. 0% 3. 0%防塌封堵剂。
所述的防塌封堵剂是由油溶性树脂、刚性粒子、表面活性剂复配制成的油基钻井 液用封堵剂,属于现有技术,其全名为油基钻井液用封堵剂树脂胶束粒子(ZCY-STAB),属市 售产品,生产厂家是中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院。
所述的合成基是线性石蜡基液,属于现有技术,是可以直接在市面上购买的原料。
所述的有机土是由钠土通过有机改性剂反应制得的一种亲油胶体,属于现有技 术,在化工市场上能直接购买得到。
所述的主乳化剂是以不饱和脂肪酸为主要原材料、烷基胺为辅料,合成的油基钻井液用主乳化剂烷酸酰胺,属于现有技术,全名为油基钻井液用主乳化剂烷酸酰胺 (ZCY-PEMUL),属市售产品,生产厂家是中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术 研究院。
所述的辅乳化剂是以脂肪酸、醇类为原材料,经酯化合成反应生成的油基钻井液 用辅乳化剂脂肪酸酯,属于现有技术,全名为油基钻井液用辅乳化剂脂肪酸酯(ZCY-SMUL), 属市售产品,生产厂家是中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院。
所述的润湿剂是由C12 C18的直链季胺与烷基卤化物合成反应制成的油基钻井 液用润湿剂季铵盐,属于现有技术,全名为油基钻井液用润湿剂季铵盐(ZCY-WET),属市售 产品,生产厂家是中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院。
所述的流型调节剂是由甲基丙烯酸十八酯、马来酸酐、苯乙烯为原料,通过三元共 聚反应制成的油基钻井液用流型调节剂油溶性聚合物,属现有技术,全名为油基钻井液用 流型调节剂油溶性聚合物(ZCY-RMOD),属市售产品,生产厂家是中国石油集团川庆钻探工 程有限公司钻采工程技术研究院。
降滤失剂是以树脂、浙青为主要材料,经化学合成的油基钻井液用降滤失剂树脂 浙青,属于现有技术,全名为油基钻井液用降滤失剂磺化树脂(ZCY-FTR0L),属市售产品,生 产厂家是中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院。
所述CaCl2水溶液的质量浓度为20%。
权利要求
1.一种合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法,其特征在于包括如下步骤第一步材料准备a、制备模拟钻屑称取3重量份的重质碳酸钙和I重量份的粉质黏土,混合形成4重量份的模拟钻屑;b、准备表层土和有机质采集地表下0-25cm的土壤,自然风干后经粉碎、筛选,使其粒径〈2_;并准备两种有机质小麦秸杆和油菜秸杆,按任意比例混合,备用;C、配制合成基钻井液,待用;第二步合成基钻井液和钻屑的生物降解取4-5千克模拟钻屑加入1300-1400ml的合成基钻井液中进行混合,再加入4_5千克的表层土,然后加入已准备好的有机质2. 5千克,最后加入1. 5-2. 5克肥料,定时通风,温度保持在20°C,定时浇水、混合,每天监测温度和相对湿度,最后用红外分光光度法测定总石油烃TPH值小于1%,说明合成基钻井液及钻屑已生物降解。
2.根据权利要求1所述的合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法,其特征在于所述的肥料是磷酸二氢钠和尿素混合后的水溶液,2克肥料中,所述磷酸二氢钠占1. 34克,尿素占O. 66克。
3.根据权利要求1或2所述的合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法,其特征在于 所述第二步中,取4. 5千克模拟钻屑加入1353ml的合成基钻井液中进行混合,再加入4. 5 千克的表层土,然后加入已准备好的有机质2. 5千克,最后加入2克肥料,定时通风,温度保持在20°C,定时浇水、混合,每天监测温度和相对湿度,最后用红外分光光度法测定总石油烃TPH值小于1%,说明合成基钻井液及钻屑已生物降解。
4.根据权利要求1所述的合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法,其特征在于所述小麦秸杆和油菜秸杆,均剪断至5cm以下备用。
全文摘要
本发明公开了一种合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法,包括如下步骤取4-5千克模拟钻屑加入1300-1400ml的合成基钻井液中进行混合,再加入4-5千克的表层土,然后加入已准备好的有机质2.5千克,最后加入1.5-2.5克肥料,定时通风,温度保持在20oC,定时浇水、混合,每天监测温度和相对湿度,最后用红外分光光度法测定总石油烃TPH值小于1%,说明合成基钻井液及钻屑已生物降解。采用本方法降解后,合成基液的芳烃含量小于1%,对环保不会造成伤害,并且生物降解后的合成基钻井液和钻屑可耕种土壤。
文档编号A62D3/02GK103028223SQ201210579828
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者王睿, 杨刚, 罗陶涛, 金承平, 石朝敏, 刘翔, 夏先富 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司