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一种低毒或无毒的多功能钻井液处理剂
    【技术领域】

    本发明涉及一种用于油气田钻井作业中的水基钻井液，特别是聚合物钻井液的低毒或无毒的多功能钻井液处理剂。

    背景技术

    随着钻井工艺技术的发展，对钻井液的性质和性能提出了越来越高的要求。随着环境法规的日益严格，促使石油工业少用毒性极大的油基钻井液和有毒的水基钻井液。作为替代办法的是用低毒或者无毒的水基钻井液和假油基钻井液(如合成基钻井液)。由于合成基钻井液的基液主要是合成烃类，它们既可以通过好氧降解，在海滩上留存多年，缓慢地对环境造成影响；又可以通过厌氧降解，短期内对环境造成剧烈的影响，最终能否为环保所接受，前景并不乐观。而且，合成基钻井液的成本，目前至少比油基钻井液高出三倍，要在国内推广使用也相当困难。

    比较安全和现实的办法是使用无毒水基钻井液，一开始就避开环保问题。不过，在选择钻井液体系时，不仅要考虑环保的要求，而且还要满足技术的要求。目前世界油井作业面临着新的挑战，即在降低成本的同时，如何生产更多的油气？水平井、分枝井、多底井和小井眼钻井技术的出现，为达到上述目的提供了有效的手段。它使一些用其他方法开采很不经济的油田可以进一步开发，从而大大提高投资回报率。但是，到目前为止，关于无毒、无污染甚至低毒的单剂就少见，即使有，也达不到环保要求。就目前水基钻井液的使用情况来看，钻井液及其滤液，或多或少均存在毒性问题，常常遭致农民的训斥和受到处罚，加之环境法规的严格监控，钻井液技术被迫向低(无)毒性方向发展。从既能满足目前钻井液成本接受程度，钻井液又能基本上达到排放要求，同时能够实现摩阻压耗小，热稳定性好，水力特性优良，页岩抑制性强，失水造壁性好，污染容限大，与处理剂配伍性好，保护油气层等苛求要求的角度出发，同时又能更好地配合地质录井获得准确数据，首先研制出低毒或无毒的多功能钻井液处理剂，是目前乃至将来迫切期望的大事。

    【发明内容】

    本发明是以C₁₂‑C₁₈的直链烷烃一液体石蜡为主要原料，采用分散与聚集平衡原理，合成了低毒或无毒的多功能钻井液处理剂MFA‑2(全称为Multi‑Function Additive‑2)，这种处理剂作为单剂本身无毒、无污染、环保型，能在很大程度上使钻井完井液体系实现低(无)毒、环保要求，同时不影响地质录井。低毒或无毒的多功能钻井液处理剂MFA‑2不同于有毒的可变形沥青材料和低(无)毒的聚合物类降滤失剂，降滤失是它的主要功效，同时兼低(无)荧光、低(无)毒、环保型、惰性、封堵、润滑等多功能，是目前沥青类产品(包括磺化沥青、氧化沥青、油调沥青、乳化沥青等)的看好替代品。同时它的粒子在一定温度和压力下还可变形，与无毒的刚性超细碳酸钙配伍使用，能实行有效暂堵，保护储层，是目前沥青类和油溶性树脂类的看好替代品和保护储层的首选添加剂。

    本发明的目的是：为了使钻井液处理剂对环境无污染、无毒、易清洗，同时具有防塌、封堵作用、保护井壁和油气层、降低失水、无荧光，特提供一种低毒或无毒的多功能钻井液处理剂。

    为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种低毒或无毒的多功能钻井液处理剂，其特征是：制备该钻井液处理剂所用原料的组分及含量如下，其中含量的质量单位为克。

    水        H₂O  饮用水                            100

    液体石蜡  C₁₂‑C₁₈直链烷烃                        65‑70

    分散剂    羧甲基纤维素  中粘       代号MV‑CMC    2‑4

    护胶剂    丙烯酸与丙烯酰胺共聚物   代号JT₈₈₈     1.5‑4

    乳化剂    辛烷基苯酚聚氧乙烯醚‑10  代号OP‑10     3‑5

    消泡剂    聚醚类                   代号YHP‑008   1.5‑4

    防腐剂    甲醛≥36％                             1‑2

    其制备方法是：先将100g水放入反应罐里，循环中缓慢加入分散剂MV‑CMC2‑4g和护胶剂JT₈₈₈1.5‑4g；待完全溶解后，一次性加入乳化剂OP‑103‑5g，循环10分钟后，缓慢加入液体石蜡65‑70g，加完后乳化30分钟，取样加入水中搅拌，直到液体石蜡能在水中分散为止；然后一次性加入消泡剂YHP‑0081.5‑4g，再继续循环5‑10分钟，取样加入水中搅拌，直到样品能在水中分散且不起泡为止；最后一次性加入36％的甲醛1‑2g，再循环5分钟，即制得本低毒或无毒的多功能钻井液处理剂产品，代号MFA‑2。

    上述制备方法所用液体石蜡为300^#液体石蜡，C₁₂‑C₁₈直链烷烃，沸程200‑300℃、密度ρ 0.833‑0.855，芳烃含量≤0.65％；所用乳化剂OP‑10抗温200℃、含量≥98％。

    上述制备方法所用水溶性无荧光消泡剂YHP‑008、分散剂MV‑CMC、护胶剂JT₈₈₈、防腐剂36％甲醛均为市面上销售产品，购置时严格按行业标准或企标检验，合格者才能使用。具体见表1。

    表1生产低毒或无毒的多功能钻井液处理剂MFA‑2基本原料明细表

       品名  代号  级别  指标要求  生产厂家  水  H₂O  自来水  饮用水  本地自来水公司  分散剂  MV‑CMC  工业级  按标准检验合格  泸州化工厂  护胶剂  JT₈₈₈  工业级  按标准检验合格  四川成都得道实业有限公司^*  乳化剂  OP‑10  工业级  按标准检验合格  汉高(成都市办事处)  液体  石蜡  ‑CH₂‑CH₂‑  工业级  300^#液体石蜡，  沸程≥200℃  荆门石化总厂  (成都办事处，盐市口)  消泡剂  YHP‑008  工业级  无荧光、水溶  成都金牛  钻井液材料厂  防腐剂  HCHO  工业级  ≥36％  成都市化工商店

    本发明与现有技术比较，具有以下有益效果：(1)本产品为钻井液体系专用可变形软微粒封堵、多功能钻井液处理剂，抗温达150℃，用于水基钻井液特别是聚合物钻井液，作填充粒子，改善粒子级配，从而有效地改善水基钻井液泥饼质量、降低滤失；(2)具有良好的防卡、润滑作用，对硬脆性页岩、破碎性地层、微裂缝及微裂缝发育的地层，具有防塌、封堵作用，保护井壁；(3)产品低或无荧光，不影响地质录井，可用于一切生产井、探井；(4)产品对环境无污染、无毒、易清洗，可广泛用于钻井作业中。

    【附图说明】

    图1为本发明钻井液处理剂的生产流程图。图中：1.反应槽，2.多级泵，3.齿轮泵，4.装料桶，5.进泵管，6.出泵管，7.固定水泥板，8.阴影倾斜(30～40°)，9.循环流动方向，10.阀门。

    【具体实施方式】

    实例1：多功能钻井液处理剂MFA‑2的制作方法

    先将100g水放入反应罐1里，启动多级泵2，打开阀门10，水由进泵管5，按循环流动方向9，经出泵管6进入反应罐1，循环中缓慢加入3g分散剂MV‑CMC和2g护胶剂JT₈₈₈；待完全溶解后，一次性加入3.75g乳化剂OP‑10，启动多级泵2循环10分钟后缓慢加入68g液体石蜡，加完后乳化30分钟，取样加入水中搅拌，直到液体石蜡能在水中分散为止；然后一次性加入2g消泡剂YHP‑008，再继续循环5‑10分钟，取样加入水中搅拌，直到样品能在水中分散且不起泡为止；最后一次性加入1g 36％的甲醛，再循环5分钟，即制得本发明的低毒或无毒的多功能钻井液处理剂产品MFA‑2。随后启动齿轮泵3，产品进入装料桶4，发货出厂。生产时按上述原料用量加倍。

    实例2：MFA‑2在钻井液中的作用效果(见表2、表3)

    表2MFA‑2钻井液性能

    

    注：1.原浆为4％安丘二级土浆。2.测温：25℃。

    表3MFA‑2钻井液其它特性

    

    注：1.润滑系数用极压润滑仪测得；2.封堵能力用填砂法测得，条件为500Psi(600Psi).80℃/30min，然后用清水在不同压力下测定其渗透率K_w；3.回收率R₄₀选用6‑10目四川红层土，过40目结果。

    由表2、表3结果可以看出，MFA‑2具有很好的降滤失效果，降低率可达50％左右(加量3％)。MFA‑2作为微软变形粒子加入原浆中，能将充填层有效封堵住，如原浆全滤失，清水渗透率为∞，而加入3％MFA‑2产品后，渗透率很低，可见，MFA‑2具有强封堵能力，可有效实现封堵、防塌目的；在原浆中加入3％MFA‑2后，能使四川红层土回收率提高1～2倍，具有强的抑制能力。从粒度中值可以看出，MFA‑2的粒度以10μm以内为主，其粒度中值高达63％，是钻井液形成薄、韧、致密泥饼必备的最佳微粒子填充材料，因此，有利于井壁稳定和保护油气层。同时MFA‑2还有优良的润滑性，对钻井液流变性影响较小。按中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5664‑94(钻井液用页岩抑制剂磺化沥青FT1)评价MFA‑2，该产品高温高压降失水功能(150℃/30min)可达到磺化沥青FT1的水平，抗温达150℃。

    实例3：MFA‑2的荧光级别、毒性

    称取0.5g样品于洁净的试管中，加入5ml氯仿，慢慢搅拌5min后，在荧光灯仪的照射下与标准比色管对比，确定了MFA‑2的荧光级别，测定结果为1级，可见MFA‑2的荧光级别很低，远小于3级，属无荧光级别产品(用同样方法检测出磺化沥青HL‑II、SAS的荧光级别远大于10级，最高达14级)，因此，MFA‑2加在钻井液中对地质录井无任何影响，可用于一切生产井和探井中。

    采用GB/T13267‑91《水质物质对淡水鱼急性毒性测定方法》，就MFA‑2对金鱼的急性毒性进行了评价。本项研究由四川省环境监测中心站完成，评价为静水式试验，稀释水采用放置24h的自来水，PH值为6.5，溶解氧为8.33mg/l。试验鱼驯养7d，健康，活跃，体色有光泽。体长4.0‑4.5cm，体重1±0.1g，试验水载鱼负荷为1g鱼/升水。多功能钻井液处理剂MFA‑296h半致死浓度LC₅₀为2990mg/l，表明多功能钻井液处理剂MFA‑2为低(无)毒、环保型产品。

    从上述实例及整体效能看，本发明产品MFA‑2制作方法经济、简捷、性状稳定，是钻井液用最佳多功能产品，表现出极好的低毒或无毒、低(无)荧光、环保型、可变形软微粒惰性、封堵、改善泥饼质量、降失水、保护井壁和油气层等效果，可广泛用于钻井作业中。