專利名稱：一種煤制油深水恒流變合成基鉆井液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤制油深水恒流變合成基鉆井液。
背景技術(shù)：
和淺水作業(yè)相比，深水鉆井面臨的主要問題包括井壁穩(wěn)定、鉆井液用量大、地層安全作業(yè)壓力窗口窄、井眼清潔問題、低溫下鉆井液變稠以及淺層天然氣與形成氣體水合物等多個方面的問題。綜合作業(yè)順利及安全考慮，合成基鉆井液提供了優(yōu)越的井眼穩(wěn)定性和最大化的機(jī)械鉆速，因此深水及超深水作業(yè)基本以合成基鉆井液體系為首選。然而傳統(tǒng)的合成基鉆井液的流變性受溫度和壓力的影響較大，如在水深為IOOOm的南中國海深水作業(yè)中，由于泥線溫度在4°C左右，在4°C 65. 6°C油基鉆井液的流變性，尤其是YP (動切力)、 06,03讀數(shù)變化較大，由于鉆井液在低溫增稠，導(dǎo)致作業(yè)時當(dāng)量循環(huán)密度和啟動泵壓、激動泵壓變化較大不好控制，很容易導(dǎo)致大的井下漏失，從而增加非工作時間(NPT)和作業(yè)費用，也增加了合成基鉆井液的成本。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，國內(nèi)外也有相關(guān)深水合成基鉆井液流變性方面的研究A、長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院岳前升和中海油研究總院劉書杰等人研究了深水鉆井條件下合成基鉆井液流變性，通過測定線性a -烯烴合成基鉆井液在不同組成時的黏度-溫度特性，研究了乳化劑種類、有機(jī)土加量、油水比以及鉆井液密度等對合成基鉆井液低溫流動性影響。B、長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院胡三清等人進(jìn)行了低毒深水油基鉆井液室內(nèi)研究，主要評價了低毒深水油基鉆井液性能及其對油氣層的保護(hù)效果。油基鉆井液使用的基液為白油，即礦物油。C、中國石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院管志川研究了溫度和壓力對深水鉆井油基鉆井液液柱壓力的影響，建立了溫度壓力影響下的油基鉆井液密度計算模型。油基鉆井液使用的基液為柴油或原油。D、伊萊門蒂斯專業(yè)有限公司戴維 迪諾等公開了親有機(jī)粘土添加劑和具有更少依賴于溫度的流變學(xué)特性的油基鉆井液(專利申請?zhí)?00780002607. I)，用于油基鉆井液的有機(jī)土添加劑，使得油基鉆井液具有改進(jìn)的不隨溫度改變的流變學(xué)特性。該種有機(jī)土所配的鉆井液在超過350° F(176. 67°C )的溫度具有更穩(wěn)定的粘度，并未涉及低溫時(4°C 65. 6 0C )鉆井液的粘度。E、長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院王松的國外深水鉆井液技術(shù)進(jìn)展，介紹了合成基鉆井液主要包括墨西哥灣的酯/烯烴基鉆井液、IO和酯基鉆井液及環(huán)境可接受的專用合成基鉆井液等。F、中國石油大學(xué)北京石油工程教育部重點實驗室耿嬌嬌等介紹了具有恒流變特性的深水合成基鉆井液，指出近年來國外研制出了一類新型的具有恒流變特性的合成基鉆井液(CR-SBM)，其流變性，特別是動切力、靜切力和低剪切速率下的粘度等參數(shù)基本上不受溫度壓力的影響。文中涉及的是CR-SBM的組成與傳統(tǒng)SBM(合成基鉆井液)基本相同，不同之處在于有機(jī)土的加量和乳化劑的類型。岳前升等人研究的是線性a-烯烴合成基鉆井液；胡三清等人研究的是礦物油基鉆井液；管志川研究的是柴油或原油基鉆井液；戴維 迪諾等人公開的是鉆井液在超過350° F(176. 67°C )的溫度具有更穩(wěn)定的粘度，并未涉及低溫時(4°C 65. 6°C )鉆井液的粘度。王松的國外深水鉆井液技術(shù)進(jìn)展主要包括墨西哥灣的酯/烯烴基鉆井液、IO和酯基鉆井液及環(huán)境可接受的專用合成基鉆井液等。耿嬌嬌等介紹了具有恒流變特性的深水合成基鉆井液是CR-SBM，其組成與傳統(tǒng)SBM(合成基鉆井液)基本相同，不同之處在于有機(jī)土的加量和乳化劑的類型。而本發(fā)明公開的是一種煤制油合成基鉆井液，其基液是用煤通過間接氣化等復(fù)雜工藝合成的，該油幾乎不含硫、氮及芳烴，運(yùn)動粘度很小，有利于整個合成基鉆井液在不同溫度下流變性能的穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決深水鉆井中的壓力控制等問題，本發(fā)明提供了一種以煤制油作為基液的深水恒流變合成基鉆井液體系。 具體地，實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為一種煤制油深水恒流變合成基鉆井液，所述鉆井液包含以下組分煤制油，按體積計60 90份；氯化鈣水溶液，按體積計10 40份；以及基于所述煤制油和所述氯化鈣水溶液的總體積計算，質(zhì)量體積比為2. 0% 3. 5%的有機(jī)土，質(zhì)量體積比為2% 5%的乳化劑，質(zhì)量體積比為I. 5% 3. 5%的氧化鈣，質(zhì)量體積比為0. 5% I. 5%的潤濕劑，質(zhì)量體積比為1% 4%的降濾失劑，質(zhì)量體積比為32% 100%的加重劑。其中，所述煤制油可通過以下方式獲得將原料煤(例如煙煤、高灰煤等劣質(zhì)或優(yōu)質(zhì)煤)與氧氣、水蒸汽反應(yīng)將煤全部氣化，制得的粗煤氣經(jīng)變換、脫硫、脫碳制成h2/co體積比為I. 2 2的潔凈的合成氣，在2 5MPa、200°C 295°C的條件下，加入催化劑及其輔助成分，通過費托法使合成氣發(fā)生合成反應(yīng)，生成烴類化合物；在160 300°C下對合成的烴類化合物進(jìn)行精餾，得到C9 C24正構(gòu)烷烴，向所述正構(gòu)烷烴添加流型調(diào)節(jié)劑，使得流型調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2% 5%，即得所述煤制油。所述催化劑可為鐵、鈷、鎳或釕。所述載體劑可為氧化鋁、氧化鋅、二氧化硅、高嶺土或硅藻土。所述流型調(diào)節(jié)劑為聚甲基丙烯酸酯與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按2 : I 3 : 2的質(zhì)量比例混合而成。所述氯化鈣水溶液可為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是25 35%的氯化鈣水溶液。所述有機(jī)土可為經(jīng)過帶C12 C30長鏈的烷基季銨鹽改性后的膨潤土。所述乳化劑可由主乳化劑、輔乳化劑按3 : I 5 : I的質(zhì)量比例混合而成。所述主乳化劑可由長碳鏈脂肪酸、環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷(E0/P0)與丙二醇的縮合物、長碳鏈脂肪酰胺按3 : I : 2或2 : I : I的質(zhì)量比例混合而成。其中所述長碳鏈脂肪酸是月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、妥爾油或其混合物。且所述環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷與丙二醇的縮合物為環(huán)氧乙烷與通過縮合環(huán)氧丙烷與丙二醇所形成的疏水基團(tuán)的縮合產(chǎn)物，其中疏水基團(tuán)具有1500至1800的分子量，且縮合物不溶于水。
優(yōu)選地，所述長碳鏈脂肪酰胺可由選自以下的胺與長碳鏈脂肪酸反應(yīng)制得的乙
二胺、丙二胺、丁二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、羥乙基乙二胺及其混合物。所述輔乳化劑可由石油磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、吐溫65按3 : 2 : I或4 : 3 : I的質(zhì)量比例混合而成。所述潤濕劑可由卵磷脂、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、丁基聚氧丙烯
(5)醚按3 I I 2的質(zhì)量比例混合而成。所述降濾失劑是由氧化浙青、浙青樹脂、硅鋁酸鹽按7 : 2 : I 9 : 3 : 2的質(zhì)量比例混合而成。其中，硅鋁酸鹽是指由細(xì)度為170 200目的沸石A與沸石B按2 I的質(zhì)量 比例組成的混合物，且沸石A分子式是Na12 [ (AlO2) 12 (SiO2) 12] 27H20,沸石B分子式是Na76 [(AlO2)76 (SiO2) 86] 256H20。所述加重劑可為重晶石或石灰石。其中，本發(fā)明中的“質(zhì)量體積比”是指其它組分的質(zhì)量與所述煤制油和所述氯化鈣水溶液的總體積的比值，其中當(dāng)其它組分的質(zhì)量以“g”作為單位時，相對應(yīng)的體積的單位為“ml”。本發(fā)明的合成基鉆進(jìn)液還具有以下有益效果(1)煤制油原材料要求寬松，可以用煙煤、高灰煤等劣質(zhì)煤或優(yōu)質(zhì)煤來生產(chǎn)煤制油；(2)煤制油正構(gòu)烷烴含量高達(dá)95%以上，還添加了 2% 5%的流型調(diào)節(jié)劑，幾乎不含氮、硫及芳烴，生物毒性小；(3)煤制油運(yùn)動粘度低于礦物油、氣制油的粘度；(4)以煤制油配成的合成基鉆井液體系的流變性受溫度影響變化小，尤其適用于深水鉆井作業(yè)。在實際應(yīng)用中，本發(fā)明的合成基鉆井液在4°C 65. 6°C條件下的動切力(YP)及六速旋轉(zhuǎn)粘度計在6r/min下的讀數(shù)(0 6)、六速旋轉(zhuǎn)粘度計在3r/min下的讀數(shù)(0 3)讀數(shù)變化很小，使作業(yè)中開泵循環(huán)及下套管時井底激動壓力和當(dāng)量循環(huán)密度變化盡可能地小，從而降低井下循環(huán)漏失事故發(fā)生的頻率和強(qiáng)度，利于井眼的清潔和重晶石的沉降穩(wěn)定，最終達(dá)到安全順利鉆井、提高工作時效、降低鉆井工程的成本的目的。


圖I為實施例3煤制油合成基鉆井液不同壓力下的流變性(4°C )。
具體實施例方式實施例I選用由北京盛世戎裝化工技術(shù)研究所提供的煤制油。其制備方法如下將原料煤與氧氣、水蒸汽反應(yīng)將煤全部氣化，制得的粗煤氣經(jīng)過變換、脫硫、脫碳制成H2/co體積比為
I.2 2的潔凈合成氣，在2 5MPa、200°C 295°C的條件下，加入催化劑及其載體劑，通過費托法使所述合成氣發(fā)生合成反應(yīng)，生成烴類化合物；再在160 300°C下對合成的烴類化合物進(jìn)行精餾，得到C9 C24正構(gòu)烷烴，向所述正構(gòu)烷烴添加流型調(diào)節(jié)劑，使得流型調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2% 5%，即得所述煤制油。對所述煤制油進(jìn)行了組分分析，通過分析發(fā)現(xiàn)本發(fā)明采用的煤制油主要由C9 C24的正構(gòu)烷烴和流型調(diào)節(jié)劑組成，其中正構(gòu)烷烴的含量達(dá)95% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上，且流型調(diào)節(jié)劑的含量為2% 5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。同時還分析了煤制油、氣制油及礦物油的性能，測試結(jié)果見表I。表I不同油品的性能
權(quán)利要求
1.一種煤制油深水恒流變合成基鉆井液，其特征在于，該合成基鉆井液包含以下組分煤制油，按體積計60 90份；氯化鈣水溶液，按體積計10 40份；以及基于所述煤制油和所述氯化鈣水溶液的總體積計算，質(zhì)量體積比為2. 0% 3. 5%的有機(jī)土，質(zhì)量體積比為2 % 5 %的乳化劑，質(zhì)量體積比為1. 5 % 3. 5 %的氧化鈣，質(zhì)量體積比為0. 5 % 1. 5 %的潤濕劑，質(zhì)量體積比為1% 4%的降濾失劑，質(zhì)量體積比為32% 100%的加重劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述煤制油通過以下方式獲得將原料煤與氧氣、水蒸汽反應(yīng)將煤全部氣化，制得的粗煤氣經(jīng)過變換、脫硫、脫碳制成H2/CO體積比為I. 2 2的潔凈合成氣，在2 5MPa、200°C 295°C的條件下，加入催化劑及其載體劑，通過費托法使所述合成氣發(fā)生合成反應(yīng)，生成烴類化合物；再在160 30(TC下對合成的烴類化合物進(jìn)行精餾，得到C9 C24正構(gòu)烷烴，向所述正構(gòu)烷烴添加流型調(diào)節(jié)劑，使得流型調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2% 5%，即得所述煤制油。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述催化劑是鐵、鈷、鎳或釕；所述載體劑為氧化鋁、氧化鋅、二氧化硅、高嶺土或硅藻土。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述流型調(diào)節(jié)劑為聚甲基丙烯酸酯與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按2:I 3:2的質(zhì)量比例混合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述氯化鈣水溶液是質(zhì)量百分 數(shù)為25% 35%的氯化鈣水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述有機(jī)土是經(jīng)過帶C12 C30長鏈的烷基季銨鹽改性后的膨潤土。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述乳化劑由主乳化劑、輔乳化劑按3I 5I的質(zhì)量比例混合而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述主乳化劑由長碳鏈脂肪酸、環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷與丙二醇的縮合物、長碳鏈脂肪酰胺按3 : I : 2或2 : I : I的質(zhì)量比例混合而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述長碳鏈脂肪酸是月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、妥爾油或其混合物；所述長碳鏈脂肪酰胺是由選自以下的胺與所述長碳鏈脂肪酸反應(yīng)制得的乙二胺、丙二胺、丁二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、羥乙基乙二胺及其混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷與丙二醇的縮合物為環(huán)氧乙烷與通過縮合環(huán)氧丙烷與丙二醇所形成的疏水基團(tuán)的縮合產(chǎn)物，該產(chǎn)物不溶于水，其中疏水基團(tuán)的分子量為1500至1800。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述輔乳化劑由石油磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、吐溫65按3 : 2 : I或4 : 3 : I的質(zhì)量比例混合而成。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成基鉆井液，其中所述潤濕劑是由卵磷脂、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、丁基聚氧丙烯(5)醚按3 I I 2的質(zhì)量比例混合而成。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述降濾失劑是由氧化浙青、浙青樹脂、硅鋁酸鹽按7 : 2 : I 9 : 3 : 2的質(zhì)量比例組成的混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述硅鋁酸鹽是指由細(xì)度為170 200目的沸石A與沸石B按2 : I的質(zhì)量比例組成的混合物,其中沸石A分子式為Na12 [ (AlO2) 12 (SiO2) 12] 27H20，沸石 B 分子式為 Na76 [ (AlO2) 76 (SiO2) 86] 256H20。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成基鉆井液，其特征在于，所述加重劑是重晶石或石灰
全文摘要
本發(fā)明提供了一種煤制油深水恒流變合成基鉆井液，該鉆井液包含以下組分煤制油，按體積計60～90份；氯化鈣水溶液，按體積計10～40份；以及基于所述煤制油和所述氯化鈣水溶液的總體積計，質(zhì)量體積比為2.0％～3.5％的有機(jī)土，質(zhì)量體積比為2％～5％的乳化劑，質(zhì)量體積比為1.5％～3.5％的氧化鈣，質(zhì)量體積比為0.5％～1.5％的潤濕劑，質(zhì)量體積比為1％～4％的降濾失劑，質(zhì)量體積比為32％～100％的加重劑。
文檔編號C09K8/32GK102807848SQ201210251278
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者羅健生, 李自立, 田榮劍, 耿鐵, 劉剛, 溫明, 宋魯, 李懷科 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司, 北京盛世戎裝化工技術(shù)研究所