專利名稱：利用糠醛渣、木糖渣制備鉆井液用非滲透降濾失劑的方法
技術領域：
本發明涉及用于油氣田的化學助劑領域，同時涉及農林化工下腳料的利用領域。具體涉及一種利用農林化工下腳料制備用于配制超低滲透鉆井液的非滲透降濾失劑的方法。
背景技術：
在油氣井鉆井過程中，為了維持井壁的穩定性、防止井壁坍塌并使井眼尺寸盡可能地規則均勻，要求盡可能防止鉆井夜向地層滲透濾失甚至漏失；阻止鉆井液向儲層地層漏失和濾失則是保護儲層的基本要求。因此，防塌、防漏和保護儲層這些工程目標中具有一個共同的任務必須采取一切技術手段阻止井筒流體進入井壁或者地層。目前，在正壓差條件下的裸眼井段鉆進中，對于孔隙率高、滲透率高的地層，阻止井筒流體進入井壁或者地層的技術方法主要是封堵法。降濾失劑又叫降失水劑，是在鉆井技術領域使用至少60年了的術語，為了避免術語的混淆這里稱之為傳統降濾失劑。傳統降濾失劑一般用于鉆進低孔隙率和滲透率的地層，其性能的檢測以濾紙為過濾介質；濾紙的的孔道直徑范圍較窄，多數在O. 5-5微米的范圍。非滲透降濾失劑也可稱為無滲透降濾失劑，是近十幾年才出現的術語，非滲透降濾失劑一般用于鉆進高孔隙率和高滲透率的地層，其性能的檢測以砂床為過濾介質；砂床的孔道直徑范圍很寬，多數在10-200微米的范圍。所以砂床的封堵需要使用一部分粒徑在數十微米以上的粒狀材料，而濾紙的封堵僅需要使用一部分粒徑在I微米左右的粒狀材料；鉆井液內的粘土粒子就適合于封堵濾紙孔道。加有非滲透降濾失劑的膨潤土懸浮液，能在砂床孔道淺部形成致密封堵層，以至于懸浮液的水分難以滲過該封堵層；而加有傳統降濾失劑的膨潤土懸浮液不能在砂床孔道淺部形成致密封堵層，以至于其懸浮液水分進入砂床孔道深部或者通過孔道滲漏出來。封堵地層孔隙、裂縫的技術最常依循的原理包括三種作用的疊加第一種作用是剛性顆粒(如粘土、碳酸鈣、重晶石等)在孔隙、裂縫的入口附近相互擁擠形成尺寸顯著小于地層孔隙、裂縫尺寸的小孔隙；柔性顆粒在壓差推動下擠入并停留在這些小孔隙內，使孔隙尺寸進一步縮小；尺寸顯著小于柔性顆粒的水溶性高分子填充于相鄰柔性顆粒之間、柔性顆粒與剛性顆粒之間的微小間隙內。這三種作用疊加就可以在孔隙、裂縫的入口附近形成致密的超低滲透的封堵層。申請號為200710014322. I的中國專利申請提出一種鉆井用非滲透降濾失劑將木質纖維素粉碎至O. 074mm(可稱為超細木質纖維)，然后與硅微粉、聚氨酯粉按一定質量比混合均勻即得到石油鉆井用非滲透降濾失劑。其中超細木質纖維與聚氨酯粉屬于有變形變軟性能的封堵粒子。 西南石油大學謝彬強的碩士學文論文“超低滲透鉆井液的研究”(2006年4月)合成出了具有雙親結構的三元共聚物AM/DMAAC/AANa (簡稱XG)，作為有變形變軟性能的封堵粒子。
由上述兩篇文獻代表的現有的制備鉆井液用非滲透降濾失劑的制備，需要使用超細木質纖維粉、聚氨酯或其它昂貴的聚合物，因此成本較高。本發明的目的是選用具有超細纖維形態結構的農林化工下腳料制備鉆井液用非滲透降濾失劑，達到顯著降低制備成本的實用性效果。

發明內容
本發明的技術方案是采用糠醛渣、木糖渣作為有變形變軟性能的封堵粒子，來制備低成本的非滲透降濾失劑。糠醛渣、木糖渣是將玉米芯、棉籽殼、甘蔗渣等含半纖維素的農業下腳料在硫酸存在下加熱分解、提取糠醛、木糖之后剩余的固體下腳料，主要成分是纖維素和木質素。人為的加酸、加熱分解作用，破壞了原料內存在的由纖維素、木質素和半纖維素等天然高分子相互穿插粘合構成的緊密結構，所以糠醛渣、木糖渣的顆粒強度顯著低于其原料(玉米芯、棉籽殼、甘蔗渣等)的顆粒強度；從粉碎至相同的細度所消耗的能量來比較，糠醛渣、木糖渣的粉碎所需能量比其原料的粉碎所需能量低得多。為了敘述方便，本發明把糠醛渣、木糖渣統稱為酸解渣。本發明基于酸解渣的上述特點，設想并試驗驗證了其粉末顆粒在鉆井液中吸水溶脹后具有變形變軟性能，因此以其作為封堵粒子，來制備低成本的非滲透降濾失劑。鑒于一般鉆井液中有大量的粘土可以起剛性顆粒的作用，所以按本發明方法制備非滲透降濾失劑時只需要含有柔性顆粒與水溶性高分子物質即可；所述的柔性顆粒即糠醛渣、木糖渣；所述的水溶性高分子取自水溶性纖維素衍生物、水溶性淀粉衍生物、瓜爾膠、田菁膠、以丙烯酸類單體均聚或共聚所得高分子物質。所述的水溶性高分子物質可以作為傳統降濾失劑，利用水溶性高分子物質制備非滲透降濾失劑不是本發明的創新，而利用糠醛渣、木糖渣制備非滲透降濾失劑才是本發明的創新。
具體實施例方式實施例I
糠醛渣、木糖渣一般含有殘存的硫酸，而鉆井液添加劑應該是中性或稍微偏堿性的材料，所以本發明的方法是，對于來自糠醛生產車間的、高含水的濕渣，取其100g，風干后所得固體稱為干渣；然后向每含I噸干渣的濕渣內加入含氫氧化鋇10-50千克的水溶液，混合均勻，干燥后碾碎過20目篩，所得粉粒材料在下文簡稱為中和糠醛渣；按此方法對濕木糖渣進行中和、干燥、碾碎所得粉粒材料則簡稱為中和木糖渣。用以制備非滲透降濾失劑。按質量比取中和糠醛渣70份，羧甲基淀粉鈉30份，混合均勻即為非滲透降濾失齊 。其封堵性能按下述方法進行測試
第一步以24克鈉基膨潤土和400立方厘米水配制成基漿，向該基漿內加入12克按本發明方法制備的非滲透降濾失劑，高速攪拌10分鐘，成為待測試的鉆井液；
第二步用北京路業通達公司生產的FA型無滲透鉆井液濾失儀(可視沙床)，其筒狀可透視的鉆井液杯底部有篩網而不用濾紙，將350立方厘米的20目 40目干燥砂子置于篩網上，再加待測試的鉆井液350立方厘米，上緊杯蓋，接通氣源將壓力調至O. 69Mpa，打開放氣閥，氣源進入鉆井液杯中，啟動秒表；第三步透過杯體觀察鉆井液滲透情況。記錄秒表滿30分鐘之時滲出的液體體積；若秒表滿30分鐘之時仍無液體滲出，則記錄濾液侵入砂床的深度。
實施例I所制備的非滲透降濾失劑在秒表滿30分鐘之時仍無液體滲出，濾液侵入砂床的深度為7mm。實施例2
按質量比取中和木糖渣70份，水解聚丙烯腈鈉鹽30份，混合均勻即為非滲透降濾失齊IJ。其封堵性能按實施例I所述方法進行測試，在試驗滿30分鐘之時仍無液體滲出，濾液侵入砂床的深度為9mm。實施例3
按質量比取中和糠醛渣60份、中和木糖渣15份，粘均分子量為12萬的聚丙烯酰胺25份，混合均勻即為非滲透降濾失劑。其封堵性能按實施例I所述方法進行測試，在試驗滿30分鐘之時仍無液體滲出，濾液侵入砂床的深度為12mm。實施例4
按質量比取中和糠醛渣15份、中和木糖渣60份，羧甲基纖維素鈉25份，混合均勻即為非滲透降濾失劑。其封堵性能按實施例I所述方法進行測試，在試驗滿30分鐘之時仍無液體滲出，濾液侵入砂床的深度為8mm。
上述實施例用于對權利要求的解釋，但并非用于對權利要求的限定，本發明的保護范圍以權利要求書為準。
權利要求
1.一種鉆井液用非滲透降濾失劑，其特征是向每含I噸干渣的濕酸解渣內加入含氫氧化鋇10-50千克的水溶液,混合均勻，干燥后碾碎過20目篩,作為組分A ;取過20目篩或更細的水溶性高分子物質作為組分B ;按比例將組分A與組分B混合均勻即得鉆井液用非滲透降濾失劑；最佳比例是按質量百分比組分A占55-95份，組分B占的份數等于從100減去組分A占的份數。
2.如權利要求I所述的鉆井液用非滲透降濾失劑，其特征是所用的酸解渣是在硫酸存在下加熱處理植物原料生產糠醛而形成的糠醛渣。
3.如權利要求I所述的鉆井液用非滲透 降濾失劑，其特征是所用的酸解渣是在硫酸存在下加熱處理植物原料生產木糖而形成的木糖渣。
4.如權利要求I所述的鉆井液用非滲透降濾失劑，其特征是所用的酸解渣是在硫酸存在下加熱處理植物原料生產糠醛而形成的糠醛渣以及生產木糖而形成的木糖渣之混合物。
5.如權利要求I所述的鉆井液用非滲透降濾失劑，其特征是所用的水溶性高分子物質取自下列物質水溶性纖維素衍生物、水溶性淀粉衍生物、瓜爾膠、田菁膠、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、含丙烯酸鏈節的共聚物。
全文摘要
本發明的目的是利用廉價的糠醛渣、木糖渣制備鉆井液用非滲透降濾失劑，達到顯著降低制備成本的實用性效果。向每含1噸干渣的濕糠醛渣、濕木糖渣內加入含氫氧化鋇10-50千克的水溶液，混合均勻，干燥后碾碎過20目篩，作為組分A；取過20目篩或更細的水溶性高分子物質作為組分B；按比例將組分A與組分B混合均勻即得鉆井液用非滲透降濾失劑；最佳比例是按質量百分比組分A占55-95份，組分B占的份數等于從100減去組分A占的份數。
文檔編號C09K8/035GK102643631SQ201210120698
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者丁銳, 劉俊成, 粟常紅 申請人:山東理工大學