CN1331978C - 一种钻井液用聚合醇润滑抑制剂及其应用 - Google Patents

Abstract

一种具有润滑抑制双重作用的钻井液用聚合醇润滑抑制剂及其应用，包括起润滑作用的聚合醇A和起抑制作用的聚合醇B，其中聚合醇A的重量百分比为1～50%，聚合醇B的重量百分比为50～99%，润滑抑制剂适用于淡水或盐水或饱和盐水钻井液，其占钻井液重量的1～10%，具有很好的润滑性能和页岩抑制性能，可对环境保护极为有利。

Description

一种钻井液用聚合醇润滑抑制剂及其应用

技术领域

本发明涉及水基钻井液添加剂，特别是涉及具有润滑抑制双重作用的聚合醇添加剂，具体说是一种钻井液用聚合醇润滑抑制剂及其应用。

背景技术

从分散介质上分，钻井液大致可以分为水基钻井液和油基钻井液二大类。水基钻井液因其配制维护简单、成本低、对环境污染小等特点，被广泛使用。但随着勘探领域的扩展、钻井技术的进步，常规水基钻井液无法满足定向井、复杂井、大分支井对钻井液抑制性和润滑性的要求。这使得油基钻井液在一定范围内得以应用。而油基钻井液在使用中带来的环境污染问题，又使其逐渐丧失优势。针对如何提高水基钻井液的抑制性、润滑性，做了大量的研究工作，在水基钻井液中添加聚合醇类处理剂是改善水基钻井液页岩抑制能力和润滑能力的一种有效方法，该方法还具有不污染环境的特点。

聚合醇也被称为多元醇、复合醇。符合化学严格定义的聚合醇应是分子中含有2个或2个以上羟基的醇。如甘油、聚甘醇、乙二醇等。美国专利US2191312提出用30％的乙二醇或丙三醇解决水敏地区的钻探问题，是目前多羟基醇用于页岩稳定的最早实施例；美国专利US5686396揭示用10％聚甘油控制井眼稳定提高水基钻井液的抑制性，也取得了较好的结果；美国专利US4780220用甘油聚甘油的混合物作为水基钻井液的润滑剂、降滤失剂来控制钻井液流变性能以减少页岩失稳的问题；美国专利US5602082用20％小分子醇的乙氧基/丙氧基共聚物控制粘土水化分散，起到了维持井壁稳定防止坍塌等井下复杂事故发生的作用，WO95/28455以长链烷烃的乙氧基化合物和异辛醇反应的产物，用做对环境无污染的润滑剂和解卡剂。目前已使用的聚合醇的类型有环氧醇醚、EO/PO(环氧乙烷/环氧丙烷)随机共聚物等多种类别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有很好的润滑性能和页岩抑制性能，可对环境保护极为有利的钻井液用聚合醇润滑抑制剂及其应用。

本发明是这样实现的：

钻井液用聚合醇抑制润滑剂，包括起润滑作用的聚合醇A和起抑制作用的聚合醇B，其中聚合醇A的重量百分比为1～50％，聚合醇B的重量百分比为50～99％，聚合醇A为浊点为5℃～20℃的聚氧乙烯脂肪酸酯或聚氧丙烯脂肪酸酯，聚合醇B为浊点为70℃～90℃的聚氧乙烯脂肪醇或聚氧丙烯脂肪醇。

润滑抑制剂应用于配制淡水或盐水或饱和盐水钻井液，润滑抑制剂占钻井液重量的1～10％，优选1～5％。

按照常规方法也可以将其他添加剂加入钻井液中，尤其是在不添加K⁺时，本发明的钻井液具有很好的润滑性能和页岩抑制性能，这对环境保护极为有利。

具体实施方式

实施例1  具有润滑作用的聚合醇A如表1

表1  实施例1的润滑结果

例号	产物名称	浊点(℃)	起泡率(％)	润滑系数降低率S(％)
					实施例1-1	聚氧乙烯软脂酸酯	8	0	50
实施例1-2	聚氧乙烯硬脂酸酯	6	0	30

实施例1-3	聚氧乙烯油酸酯	15	35	83
					实施例1-4	聚氧乙烯亚油酸酯	12	25	70
实施例1-5	聚氧乙烯软脂酸酯、聚氧乙烯油酸酯	12	10	60
					实施例1-6	聚氧乙烯油酸酯	6	15	87
实施例1-7	聚氧乙烯油酸酯	18	50	60
					实施例1-8	聚氧乙烯油酸酯	20	70	40

注：润滑系数降低率按公式(1)计算：

$s=\frac{k_1-k_0}{k_1}\×100\%---\left(1\right)$

式中：

S----------润滑系数降低率，％

K₁---------基浆的润滑系数；

K₀---------加入试样后基浆的润滑系数。

实施例2  具有润滑作用的聚合醇B如表2

表2  实施例2的抑制结果

例号	产物名称	浊点(℃)	钻屑回收率R(％)
					清水		5
实施例2-1	丙三醇聚氧丙烯醚	74	8
				实施例2-2	丙三醇聚氧丙烯醚	70	10
实施例2-3	乙二醇聚氧丙烯醚	70	12
				实施例2-4	异丁醇聚氧乙烯醚	90	15
实施例2-5	正辛醇聚氧乙烯醚	91	30
				实施例2-6	山犁醇聚氧乙烯醚	87	45

注：钻屑回收率测试方法：称取6-10目岩样50g，放入装有试样溶液的密封杯中，在滚子炉中于77℃±3℃下滚动16h后，取出冷却至室温，然后用40目标准筛筛洗，将筛余物放入表面皿中，在(105±3℃)下烘干，取出冷却，并在空气中放置24h后称重。按公式2计算：

$R=\frac{m_1}{m_0}\×100\%---\left(2\right)$

式中：

R----------页岩回收率，％；

m₀---------岩样原质量，g；

m₁---------试样溶液中回收岩样的质量，g；

实施例3

取实施例1-6润滑组份1％和实施例2-4抑制组份98％，加入1％的消泡组份，混合均匀后，制得聚合醇抑制润滑剂，该添加剂的泥浆性能如表3所示：

表3  聚合醇抑制润滑剂泥浆性能

泥浆组成	表观粘度(mPa.s)	塑性粘度(mPa.s)	屈服值(Pa)	滤失量(ml)	润滑系数降低率S(％)
						4％膨润土淡水浆	6.5	3.0	3.5	21.0
基浆+1％聚合醇	6.0	3.0	3.0	20.8	10
						基浆+3％聚合醇	6.0	3.0	3.0	20.8	25
基浆+5％聚合醇	6.0	3.0	3.0	19.0	35
						基浆+8％聚合醇	6.0	3.0	3.0	19.2	45

注：基浆为4％膨润土淡水浆

实施例4

取实施例1-8润滑组份49％和实施例2-2抑制组份50％，加入1％的消泡组份，混合均匀后，制得聚合醇抑制润滑剂，该添加剂的泥浆性能如表4所示：

表4  聚合醇抑制润滑剂泥浆性能

泥浆组成	表观粘度(mPa.s)	塑性粘度(mPa.s)	屈服值(Pa)	滤失量(ml)	S(％)
						4％膨润土淡水浆	6.5	3.0	3.5	21.0
基浆+1％聚合醇	6.0	3.0	3.0	20.8	90％
						基浆+3％聚合醇	6.0	3.0	3.0	20.8	94％
基浆+5％聚合醇	6.0	3.0	3.0	19.0	96％
						基浆+8％聚合醇	6.0	3.0	3.0	19.2	97％

注：基浆为4％膨润土淡水浆

实施例5

取实施例1-4润滑组份10％和实施例2-1抑制组份88％，加入2％的消泡组份，混合均匀后，制得聚合醇抑制润滑剂，该添加剂的泥浆性能如表5所示：

表5  聚合醇抑制润滑剂泥浆性能

泥浆组成	表观粘度(mPa.s)	塑性粘度(mPa.s)	屈服值(Pa)	滤失量(ml)	S(％)
						4％膨润土淡水浆	6.5	3.0	3.5	21.0
基浆+1％聚合醇	6.0	3.0	3.0	20.8	50％
						基浆+3％聚合醇	6.0	3.0	3.0	20.8	80％
基浆+5％聚合醇	6.0	3.0	3.0	19.0	84％
						基浆+8％聚合醇	6.0	3.0	3.0	19.2	88％

表6  聚合醇抑制润滑剂钻屑回收试验结果

样品	钻屑回收率％
		4％kcl水溶液	28％
5％kcl水溶液	32％
		3％实施例3	40％
3％实施例4	27％
		3％实施例5	32％
4％实施例3	38％

Claims (3)

1、一种钻井液用聚合醇润滑抑制剂，其特征在于包括起润滑作用的聚合醇A和起抑制作用的聚合醇B，其中聚合醇A的重量百分比为1～50％，聚合醇B的重量百分比为50～99％，聚合醇A为浊点为5℃～20℃的聚氧乙烯脂肪酸酯或聚氧丙烯脂肪酸酯，聚合醇B为浊点为70℃～90℃的聚氧乙烯脂肪醇或聚氧丙烯脂肪醇。

2、一种钻井液用聚合醇润滑抑制剂的应用，其特征在于权利要求1所述的润滑抑制剂适用于淡水或盐水或饱和盐水钻井液，其占钻井液重量的1～10％，

3、根据权利要求2所述的抑制剂的应用，其特征在于：所述润滑抑制剂占钻井液的重量优选1～5％。