[发明专利]一种木质素衍生环保型钻井液用降粘剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种木质素衍生环保型钻井液用降粘剂及其制备方法。所述方法包括下述步骤：常温下在反应容器中将木质素材料与水混合；向上述反应容器中加入与木质素材料的质量比为1:2‑10的金属盐；向反应容器中的上述混合液中加入泡沫抑制剂，再向其中加木质素材料质量0.1‑3％的甲醛；将上述混合物的溶剂蒸去，粉碎至40目以下，即得。所得产品具备较强的降粘作用，同时消除了其起泡作用，使其更加适用于现场应用。

技术领域

本发明涉及环保型钻井液添加剂与应用技术领域，具体涉及一种木质素衍生环保型钻井液用降粘剂的制备方法。

背景技术

随着世界能源需求的增加和钻探技术的发展，我国深井、超深井数目也越来越多。在钻井过程中，井眼越深，井筒内的温度就越高。由于高温条件下钻井液中的粘土粒子自动分散导致其粒子浓度增大，比表面积增加，钻井液高温稠化问题越来越突出。而降粘剂是钻井过程中不可缺少的钻井液处理剂之一，它对调节钻井液流变性起着非常重要的作用。木质素是一种植物体内存在的酚类化合物，因其价廉、可降解和对环境无污染的特点，是一种天然的环保型材料，广泛应用于钻井液中。铁铬木质素磺酸盐就是一种典型的木质素类降粘剂，利用酸法造纸废液经重铬酸钾氧化后加入硫酸亚铁反应制得。铁铬木质素磺酸盐对钻井液的降粘、切效果好，抗盐、抗钙能力强，原料来源广泛，价格较低，使用温度最高可达170℃左右，但由于铁铬木质素磺酸盐含有毒金属铬，与环境保护的要求相违背，其使用目前已受到限制，研究者重点研发无铬木质素磺酸盐降粘剂。

另外一方面工业木质素为造纸工业的副产物，尽管有羟基、羧基、磺酸基等官能团，但是与过渡金属配位点少，与粘土的配位能力弱，降粘效果差。为了强化工业木质素本身的配位作用，可以通过羟甲基化反应，增加木质素的活性羟基数目，从而提高与技术离子的络合能力和与粘土上阴离子电荷和相互作用，提高降粘作用效能。

此外，木质素类材料，包括碱木素和木质素磺酸盐，衍生的各类钻井液添加剂使用中起泡严重，大量的泡沫会导致钻井液密度下降，无法平衡地层压力，存在井涌和井喷的风险。同时较大的泡沫容易破坏钻井液在井壁上滤失后形成的泥饼，使其渗透率变大，滤失量上升，不但造成钻井液损失，还增加了井壁受到水的浸泡膨胀和坍塌的可能性。因此，在木质素衍生钻井液降粘剂的研发领域一方面要强化其降粘作用，另一方面要消除其起泡作用，才能研发出一种适用于现场应用的环保型添加剂。羟甲基化的木质素再与金属盐络合后水溶性增强，再辅以阳离子型表面活性剂，通过阴阳离子表面活性剂对起泡的抵消作用实现对可能产生泡沫的抑制作用。羟甲基化的木质素再与金属盐络合后水溶性增强，再辅以阳离子型表面活性剂的协同作用，通过阴阳离子表面活性剂对起泡的抵消作用实现对可能产生泡沫的抑制作用。同时羟甲基化改性增强木质素的水溶性，提高了木质素的利用率；加入的金属与羟甲基化的木质素络合可以增强栲胶的热稳定性，扩大应用范围；加入的季铵盐与金属络合物形成的正电荷中心与钻井遇到地层的粘土表面负电荷的负电荷中心通过静电作用吸附，形成保护层，抑制粘土膨胀，利于维持井壁稳定。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种环保型钻井液用降粘剂的制备方法，所得钻井液处理剂为原材料本身为天然无毒产物、易降解，并且具备较强的降粘作用，同时消除了其起泡作用，使其更加适用于现场应用。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种木质素衍生环保型钻井液用降粘剂的制备方法，包括以下步骤：

第一步，常温下在反应容器中将木质素材料与2-20倍质量水混合，搅拌均匀，所述木质素材料为工业级及其以上纯度的木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、碱木素及其组合物，所述水为工业级及其以上纯度的水；

第二步，向上述反应容器中加入与木质素材料的质量比为1:2-10的金属盐，搅拌均匀，所述金属盐为工业级及其以上纯度的氯化铁、硫酸铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁及其组合物；