[发明专利]一种利用厌氧发酵沼渣制备水基钻井液降滤失剂的淤浆工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于油田水基钻井液用处理剂领域，以及厌氧发酵沼渣的高值化工利用领域。具体涉及石油钻井中使用的一种环境友好型的抗温抗盐降滤失剂及其制备方法和用途。

背景技术

随着石油工业的发展和石油需求的不断增长，油气勘探开发逐渐向深部地层和海上发展，钻井工程的难度越来越大，日益增加的环境压力对环保型水基钻井液和钻井液处理剂的生物可降解性提出了更高要求。水基钻井液是由水、膨润土、无机和有机处理剂、岩屑和一些矿物材料等组成的复杂高分子悬浮液体系，被称为钻井的“血液”，在油气钻井工程中起着不可或缺的重要作用。

降滤失剂作为水基钻井液的重要处理剂之一，起控制滤失量、稳定井壁、在渗透层渗滤面上形成薄韧致密的泥饼等作用，能够有效防止钻井液中的液体向地层中渗滤引起地层粘土矿物膨胀，以致井眼垮塌或伤害油气储层，对保证安全、快速、高效钻井起着重要作用。

在钻井液处理剂中，降滤失剂用量最大，且种类繁多，主要为天然材料或天然材料改性产物和合成聚合物类。天然材料或天然材料改性产物包括腐植酸、纤维素、木质素、淀粉类及其衍生物等；合成聚合物主要以烯类单体聚合物类、合成树脂类等为主，但受单体种类多、聚合物结构复杂、相对分子质量多变、价格很高等条件的限制，此类合成聚合物现场应用较少。工业应用较多的降滤失剂主要是各类改性天然高分子材料。

尽管天然材料作为降滤失剂，价廉易得，但由于天然材料的结构和基团限制，在抗温、抗盐性能方面不能满足需要。利用天然产物中丰富的活性基团，通过高分子化学反应、接枝共聚等处理，在保持材料原本性能的同时，提高了产物的抗温抗盐能力，使其在石油钻井中得到了广泛应用。经过改性的腐植酸类降滤失剂一般抗温性能优越，但抗盐性较差；改性淀粉类与纤维素类降滤失剂，耐温达120℃左右，同时具有良好的耐盐性，可用于饱和盐水与海水中，但是改性淀粉的主要缺点是生物稳定性差，改性纤维素的生物稳定性比改性淀粉的要稍好一些；改性木质素一般与甲醛、苯酚、尿素、烯类单体等一起反应以制备树脂类降滤失剂，由于其含有大量的亲水基团，具有良好的耐温、耐盐、耐钙镁离子等性能，但是在使用中，此类改性树脂存在严重的起泡问题，要配合消泡剂使用。

对天然产物分子进行分子修饰，通过改变基团、侧链结构等手段，在保持天然产物环境友好的前提下，有望获得高性价比降滤失剂产品，专家们在这方面开展了大量研究工作。例如：

中国专利CN101255333A提出通过在反应中引入季铵型阳离子和交联剂以使其淀粉组合物达到具有阳离子淀粉、交联淀粉和糊化淀粉的优点，具有良好的抗温性，但是对于抗盐性却没有提及。中国专利CN101602938A提出的利用现有工艺与设备制备纤维素基降滤失剂的方法，仍旧不能解决有机溶剂使用量大、产品后处理等问题。中国专利CN103396515A提出了利用淀粉、酚类化合物、烯基酰胺、烯基磺酸为原料，油相溶液为连续相，在乳化剂、还原底物和氢受体底物催化作用下，制备出一种淀粉接枝共聚物降滤失剂，具有良好的抗温、抗盐、抗钙能力，但该方法对原材料的要求较为严格，反应过程复杂，大量烯类引入，不利于生物降解。中国专利CN103740342A提出了一种利用植物纤维、腈纶、磺甲基酚醛树脂共水解制备钻井液抗高温降滤失剂的方法，具有很好的抗温抗盐效果，但是其加入了大量的合成聚合物，不利于生物降解，并且产物的水溶性不好，会给使用过程中带来一定的问题，且成本较高。