[发明专利]一种无毒钻井泥浆降粘剂的制备方法

说明书

本发明涉及—种在油气田地质勘探和钻井过程中用于降低泥浆(特剔是淡水泥浆)黻的无毒处理剂的制备方法。

钻井泥浆是以土、水为主要原料与一些有机、无机处理剂混合而成的。在钻井施工时，对钻井液的各项物理、化学性能指标均有相应的要求，粘庹是其中主要性能指标之一。为了使该项指标满足钻井地质和工程上的需要，对其基浆必须进行降粘处理，以保证钻井泥浆具有良好的流变性。目前，在细分散钻井泥浆体系中应用比较广泛的降粘剂有铁铬盐，栲胶碱液等，其中，降粘效果较好的是铁铬盐，但由于此种处理剂中含有的铬离子有毒，会污染地下水，故使其应用范围受到一定限制，栲胶碱液是—种无毒降粘剂，虽降粘效果低于铁铬盐，其用量也较多，但此种降粘剂在深井中使用时容易发酵，从而引起钻井泥浆性能恶化，因此应用范围也受到限制。

本说明的目的是提供一种新型钻井泥浆降粘剂的制备方法，此种降枯剂不仅降粘效果好，而且无毒，不致对环境和地下水造成污染，因而应用范围广泛。   

本发明的降粘机理如下：该降粘剂通过其分子中的吸附基团吸附在粘土的颗粒的断键边缘上，同时其中的水化基团在粘土颗粒表面形成吸附水化层，从而削弱或拆散粘土(土)空间网架结构，致使钻井泥浆的粘度显著降低。

此种降粘剂的制取方法如下：

一、原料：栲胶、褐煤、无水亚硫酸钠、甲醛、氢氧化钠以及由盐酸或硫酸、硫酸亚铁和高锰酸钾制取的添加剂A、B。

二、主要设备：反应釜，喷雾烘干设备。

三、添加剂A、B的配制：

添加剂A的配制：在134kg水中加入浓度98％的硫酸3-10升；然后，依次、加入44kg硫酸亚铁、5kg高锰酸钾，中速搅拌1小时即成。即水、硫酸、硫酸亚铁、高锰酸钾的配比为26.8∶1.1—3.7∶8.8∶1。    

添加剂B的配制：在134kg水中加入浓度为36-37％的盐酸6—l5升，然后，依次加入44kg硫酸亚铁、5kg高锰酸钾，中速搅拌l小时即成。印水、盐酸、硫酸亚铁、高锰酸钾的配比为26.8∶1.4—3.6∶8.8∶l。

四、降粘剂合成方法：

本降粘剂合成过程包括磺化反应和螯合反应两个阶段，其步骤分述如下：

磺化反应 向反应釜中加入200kg水后加热；在搅拌条件下依次加入一定量褐煤或栲胶、无沙漠亚硫酸钠、甲醛(浓度36—38％)、氢氧化钠；密闭反应釜，在一定温度下进行反应。其中，甲醛可一次或两次加入。

螯合反应用循环水将反应釜内磺化反应后的液体温度降至80℃；加入94—145升已配制好的添加剂A或B；进行1小时反应后出料，喷雾烘干后即得到粉末状产品。

上述合成过程可按下列三种情况进行实施：

实施例1：    

磺化反应时加入物的配比为水200kg∶褐煤25kg∶栲胶75kg∶无水亚硫酸钠26.4kg∶甲醛23升∶氢氧化钠13.4kg＝15∶1.9∶5.7∶2∶1.4∶1。其中，甲醛第一次先加氧氧化钠用量的1.1倍(18升)，在110—120℃温度下反应3小时后，第二次再加入氢氧化钠用量0.3倍(5升)的甲醛，继续反应2小时。螯合反应温度80℃，加入添加剂A。

实施例2：

磺化反应时加入物的配比为水200kg∶褐煤25kg∶栲胶75kg∶

无水亚硫酸钠26.4kg∶甲醛18升＝13.6∶1.7∶5.1∶1.8∶1，反应温度160—170℃，反应时间2.5—3小时。螯合反应温度80℃，加入添加剂B。

实施例3：

磺化反应加入物的配比为水200kg∶栲胶100kg∶无水亚硫酸钠26.4kg∶甲醛18升∶氢氧化钠13.4kg＝15∶7.5∶2∶1.1∶1，反应温度120℃，反应时间5小时。螯合反应温度80℃，加入添加剂A。

本发明与目前常用的钻井泥浆降粘剂相比，具有下列优点：

1、降粘效果好。经检验，该产品降粘效果与目前广泛采用的铁铬盐降粘剂相同，且热稳定性好，抗温可达180℃，因此能用于钻深井或超深井。

2、无毒，不污染环境和地下水。由于本发明所用的原材料是无毒物质，其合成后的产品经检验也无毒性。因此，实施后不致对环境和地下水造成污染，应用范围不受限制。

3、该产品复配性能好，可与一般处理剂同时使用。

4、该产品合成时所用原子料来源广泛，价格比铁铬盐、栲胶碱液便宜，合成工艺也较简单，一般化工厂均能生产。