[发明专利]合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法

说明书

 

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0.5~0.75克、造浆粘土0~2克、降滤失剂0.5~2克、架桥剂1~2克和破胶剂0.01~0.1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1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< 2mm；并准备两种有机质：小麦秸秆和油菜秸秆，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。

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0.66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。

所述小麦秸秆和油菜秸秆，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< 2mm；并准备两种有机质：小麦秸秆和油菜秸秆，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2mm，与钻屑的粒度相一致，使效果更好。小麦秸秆和油菜秸秆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。