[发明专利]一种基于改性车前籽壳的水基钻井液用降滤失剂及制备方法

说明书

本发明提出了一种基于改性车前籽壳的水基钻井液用降滤失剂及制备方法。包括车前籽壳粉、NaOH、95%乙醇、氯乙酸、疏水纳米碳酸钙和水。本发明利用车前籽壳具有较高降滤失作用和封堵性，通过采用车前籽壳粉碎、提纯、碱化、羧甲基化后，与疏水纳米碳酸钙相结合，通过疏水缔合作用提高体系抗温能力和降滤失作用，最终形成车前籽壳降滤失剂。该降滤失剂降滤失效果明显，在150℃老化24h后，滤失量仍维持在较低水平（4.3mL）。同时，该处理剂无毒，对环境无任何不良影响，急性毒性EC₅₀＞50000，且可完全降解，是一种高效的钻井液降滤失剂，本发明方法简单、易行，容易推广。

技术领域

本发明涉及一种钻井液用降滤失剂，具体说在钻井过程中需要钻井液具有较好的降滤失作用，阻止过多钻井液滤液进入地层，有利于减少井壁失稳和油气层伤害及其他工程问题。

背景技术

在油气行业中，需要进行钻井作业，使需要开发的地层与地面联通，便于后续采油作业。在钻井过程中，需要进行钻井液循环，其中的一个需要尽量降低钻井液在地层中的滤失，滤失性能是钻井过程中基本性能。钻井液在地层中的滤失特性一般通过API过滤装置测量（静态滤失），使用获得的压滤数据来研究滤失量和泥饼质量（泥饼厚度和渗透率）。有不少文献对滤饼的形成（静态或动态）过程进行了建模，应用达西方程就可以获得钻井液在泥饼中的流动状态，侵入地层的滤液体积主要受到泥饼质量和钻井液粘度的影响。

目前广泛使用天然聚合物、改性聚合物和合成聚合物等作为钻井液的增粘剂和降滤失剂。水溶性聚合物，如羧甲基纤维素钠盐（CMC）是一种纤维素衍生物，可用作钻井液降滤失剂。羧甲基纤维素钠盐最重要的性质就是在食品行业用作增粘剂和降滤失剂。车前籽壳一般用于食品行业，同时也是水基钻井液粘土矿物的一种理想替代品。车前子是车前属植物的种子，其主要产物为车前籽壳。车前子是一种常用的纤维补充剂，目前已经对车前子和车前籽壳对健康的影响开展了相应研究。车前籽壳在食品和健康行业的应用主要是该产品具有很强的凝胶特性，同样，它还被用于清除生活废水中固相颗粒。为了提高环境适应性，需要引入降滤失效果好的天然聚合物，通过适当改性，形成新的环境友好型降滤失剂，而车前籽壳就是其中一种适合的替代品。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前低（无）固相钻井液中，钻井液用降滤失剂往往采用合成聚合物，对环境造成较大影响的问题，提出了一种基于改性车前籽壳的水基钻井液用降滤失剂及制备方法。

本发明采用技术方案如下：

一种基于改性车前籽壳的水基钻井液用降滤失剂，包括车前籽壳粉、NaOH、95%乙醇、氯乙酸、疏水纳米碳酸钙和水。

所述的车前籽壳粉的粒径为800 ~1000目；所述的疏水纳米碳酸钙的粒径为10~100nm。

前述基于改性车前籽壳的水基钻井液用降滤失剂制备方法，包括：

（1）将60~80g车前籽壳、6~10g NaOH与280-320g蒸馏水在反应器中低速搅拌，待NaOH全部溶解后，加温至60~80℃，继续搅拌反应40~60min；

（2）向上述反应器中缓慢加入20~30g NaOH，缓慢搅拌，直至全部溶解，再缓慢加入50~80g水，温度保持在30~40℃，继续搅拌15~20min；

（3）向上述反应器中滴加95%乙醇20~40g，滴加完毕，温度保持在40~50℃，低速搅拌30~45min；

（4）称取氯乙酸10~20g溶于20g 95%乙醇中，搅拌使其溶解；称取6~10g NaOH溶于18-24g水中，搅拌使其溶解，两者混合反应生成氯乙酸钠；

（5）向上述反应器中加入步骤（4）制得的氯乙酸钠溶液，保持温度为40~50℃，醚化反应100min；

（6）向上述反应器中加入10~20g疏水纳米碳酸钙，继续搅拌30min；