本發(fā)明屬于油田化學(xué)鉆井液處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用垃圾滲濾液制備有效的鉆井液降濾失劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著目前石油資源的日益匱乏和人們的生產(chǎn)生活對(duì)石油的需求日益增大，對(duì)深井和超深井油氣的開發(fā)已經(jīng)成為必然，但由于深井、超深井井下溫度和壓力較高，地層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鉆井過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到高壓油氣層和鹽水層，由于人們對(duì)鉆井液性能不穩(wěn)定、濾失量過(guò)高等存在的技術(shù)難題一直無(wú)法找到較優(yōu)的解決辦法，在鉆井作業(yè)過(guò)程中時(shí)常會(huì)存在極大的不便，使得深部地層的油氣資源不能很好的得到開采和用于服務(wù)于人類，因此研究高溫鉆井液特別是對(duì)油田化學(xué)品降濾失劑的研制已成為一個(gè)急需解決的重要課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑及其制備方法，通過(guò)對(duì)垃圾滲濾液的濃縮液進(jìn)行磺化、酰胺化以及進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)合成鉆井液降濾失劑，該制備方法簡(jiǎn)單、收率高、成本低，制備出的鉆井液降濾失劑在用量較低的情況下亦能夠達(dá)到抗溫、抗鹽的效果。
為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑，其原料組成及重量分?jǐn)?shù)如下：
所述的磺化腐植酸為垃圾滲濾液濃縮液與濃硫酸按質(zhì)量比5～10∶1的比例混合制成。
進(jìn)一步，所述的垃圾滲濾液濃縮液為垃圾滲濾液原液通過(guò)裝載有納濾膜的膜生物反應(yīng)器進(jìn)行濃縮處理制得，所述的垃圾滲濾液濃縮液的固含量為15％～50％。
進(jìn)一步，所述的有機(jī)溶劑為液體石蠟、白油、10#變壓器油、0#柴油中的一種以上混合組成。
進(jìn)一步，一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將垃圾滲濾液濃縮液按垃圾滲濾液濃縮液與濃硫酸的質(zhì)量比為5～10：1的比例加入到濃硫酸中，并將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至140～180℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)3～6h后，將混合溶液中的固體物質(zhì)濾出并用蒸餾水反復(fù)洗滌，當(dāng)洗滌后的水pH呈中性后，將固體物質(zhì)進(jìn)行烘干即可制得磺化腐植酸；
步驟S2：稱取115～210份上述制得的磺化腐植酸加入到75～115份的有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶解，再加入50～85份脂肪酸酰胺，在持續(xù)通入氮?dú)獾牡谋Ｗo(hù)氛圍下，將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至125-165℃進(jìn)行反應(yīng)0.5～2h；
步驟S3：將步驟S2反應(yīng)后產(chǎn)物與70～95份二溴甲烷、50～80份環(huán)氧氯丙烷一起加入到反應(yīng)器中，在50～80℃條件下進(jìn)行混合反應(yīng)2～4h后，再將溫度調(diào)節(jié)至75～120℃進(jìn)行真空干燥至產(chǎn)物烘干為止，即可制得鉆井液降濾失劑。
進(jìn)一步，所述步驟S3制得的鉆井液降濾失劑的相對(duì)分子質(zhì)量Mn為2800～30000。
一種如上述利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的應(yīng)用，將制得的鉆井液降濾失劑以鉆井液總質(zhì)量的0.1％～5％的添加量加入到油基鉆井液中使用。
采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：通過(guò)對(duì)垃圾滲濾液濃縮液中的腐植酸進(jìn)行改性，引入了磺酸基團(tuán)、銨基以及通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)來(lái)提高分子鏈的長(zhǎng)度，通過(guò)陰陽(yáng)離子及氫鍵吸附增加了帶粘土表面帶電粒子的吸附量，在保持鉆井液抗溫、抗鹽性能的同時(shí)，降低了降濾失劑的用量，使降濾失劑的適用范圍得到拓寬，即從可在中深井中應(yīng)用，提升到了可在深井和超深井中使用。
具體實(shí)施方式
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑，其原料組成及重量分?jǐn)?shù)如下：
所述的磺化腐植酸為垃圾滲濾液濃縮液與濃硫酸按質(zhì)量比5～10∶1的比例混合制成。
進(jìn)一步，所述的垃圾滲濾液濃縮液為垃圾滲濾液原液通過(guò)裝載有納濾膜的膜生物反應(yīng)器進(jìn)行濃縮處理制得，所述的垃圾滲濾液濃縮液的固含量為15％～50％。
進(jìn)一步，所述的有機(jī)溶劑為液體石蠟、白油、10#變壓器油、0#柴油中的一種以上混合組成。
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將垃圾滲濾液濃縮液按垃圾滲濾液濃縮液與濃硫酸的質(zhì)量比為5～10∶1的比例加入到濃硫酸中，并將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至140～180℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)3～6h后，將混合溶液中的固體物質(zhì)濾出并用蒸餾水反復(fù)洗滌，當(dāng)洗滌后的水pH呈中性后，將固體物質(zhì)進(jìn)行烘干即可制得磺化腐植酸；
步驟S2：稱取115～210份上述制得的磺化腐植酸加入到75～115份的有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶解，再加入50～85份脂肪酸酰胺，在持續(xù)通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氛圍下，將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至125～165℃進(jìn)行反應(yīng)0.5～2h；
步驟S3：將步驟S2反應(yīng)后產(chǎn)物與70～95份二溴甲烷、50～80份環(huán)氧氯丙烷一起加入到反應(yīng)器中，在50～80℃條件下進(jìn)行混合反應(yīng)2～4h后，再將溫度調(diào)節(jié)至75～120℃進(jìn)行真空干燥至產(chǎn)物烘干為止，即可制得鉆井液降濾失劑。
進(jìn)一步，所述步驟S3制得的鉆井液降濾失劑的相對(duì)分子質(zhì)量Mn為2800～30000。
一種如上述利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的應(yīng)用，將制得的鉆井液降濾失劑以鉆井液總質(zhì)量的0.1％～5％的添加量加入到油基鉆井液中使用。
實(shí)施例1
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將400份固含量為15％的垃圾滲濾液濃縮液加入到80份濃硫酸中，并將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至140℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)5h后，將混合溶液中的固體物質(zhì)濾出并用蒸餾水反復(fù)洗滌，當(dāng)洗滌后的水pH呈中性后，將固體物質(zhì)進(jìn)行烘干即可制得磺化腐植酸；
步驟S2：稱取200份上述制得的磺化腐植酸加入到115份的液體石蠟中進(jìn)行溶解，再加入50份脂肪酸酰胺，在持續(xù)通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氛圍下，將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至140℃進(jìn)行反應(yīng)0.5h；
步驟S3：將步驟S2反應(yīng)后產(chǎn)物與80份二溴甲烷、75份環(huán)氧氯丙烷一起加入到反應(yīng)器中，在50℃條件下進(jìn)行混合反應(yīng)2h后，再將溫度調(diào)節(jié)至75℃進(jìn)行真空干燥至產(chǎn)物烘干為止，即可制得鉆井液降濾失劑，所制得的鉆井液降濾失劑的相對(duì)分子質(zhì)量Mn為2800。
實(shí)施例2
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將450份固含量為30％的垃圾滲濾液濃縮液加入到75份濃硫酸中，并將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至155℃進(jìn)行恒溫4.5h后，將混合溶液中的固體物質(zhì)濾出并用蒸餾水反復(fù)洗滌，當(dāng)洗滌后的水pH呈中性后，將固體物質(zhì)進(jìn)行烘干即可制得磺化腐植酸；
步驟S2：稱取200份上述制得的磺化腐植酸加入到85份的白油中進(jìn)行溶解，再加入55份脂肪酸酰胺，在持續(xù)通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氛圍下，將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至145℃進(jìn)行反應(yīng)1h；
步驟S3：將步驟S2反應(yīng)后產(chǎn)物與80份二溴甲烷、55份環(huán)氧氯丙烷一起加入到反應(yīng)器中，在70℃條件下進(jìn)行混合反應(yīng)3h后，再將溫度調(diào)節(jié)至75℃進(jìn)行真空干燥至產(chǎn)物烘干為止，即可制得鉆井液降濾失劑，所制得的鉆井液降濾失劑的相對(duì)分子質(zhì)量Mn為12500。
實(shí)施例3
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將420份固含量為45％的垃圾滲濾液濃縮液加入到60份濃硫酸中，并將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至160℃進(jìn)行恒溫4.5h后，將混合溶液中的固體物質(zhì)濾出并用蒸餾水反復(fù)洗滌，當(dāng)洗滌后的水pH呈中性后，將固體物質(zhì)進(jìn)行烘干即可制得磺化腐植酸；
步驟S2：稱取210份上述制得的磺化腐植酸加入到80份的10#變壓器油中進(jìn)行溶解，再加入75份脂肪酸酰胺，在持續(xù)通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氛圍下，將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至125℃進(jìn)行反應(yīng)1h；
步驟S3：將步驟S2反應(yīng)后產(chǎn)物與80份二溴甲烷、75份環(huán)氧氯丙烷一起加入到反應(yīng)器中，在70℃條件下進(jìn)行混合反應(yīng)3h后，再將溫度調(diào)節(jié)至75℃進(jìn)行真空干燥至產(chǎn)物烘干為止，即可制得鉆井液降濾失劑，所制得的鉆井液降濾失劑的相對(duì)分子質(zhì)量Mn為16430。
實(shí)施例4
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將420份固含量為50％的垃圾滲濾液濃縮液加入到80份濃硫酸中，并將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至170℃進(jìn)行恒溫3.5h后，將混合溶液中的固體物質(zhì)濾出并用蒸餾水反復(fù)洗滌，當(dāng)洗滌后的水pH呈中性后，將固體物質(zhì)進(jìn)行烘干即可制得磺化腐植酸；
步驟S2：稱取180份上述制得的磺化腐植酸加入到100份的10#變壓器油中進(jìn)行溶解，再加入80份脂肪酸酰胺，在持續(xù)通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氛圍下，將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至135℃進(jìn)行反應(yīng)1.5h；
步驟S3：將步驟S2反應(yīng)后產(chǎn)物與70份二溴甲烷、70份環(huán)氧氯丙烷一起加入到反應(yīng)器中，在80℃條件下進(jìn)行混合反應(yīng)4h后，再將溫度調(diào)節(jié)至105℃進(jìn)行真空干燥至產(chǎn)物烘干為止，即可制得鉆井液降濾失劑，所制得的鉆井液降濾失劑的相對(duì)分子質(zhì)量Mn為30000。
實(shí)施例5
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將480份固含量為35％的垃圾滲濾液濃縮液加入到60份濃硫酸中，并將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至180℃進(jìn)行恒溫3.5h后，將混合溶液中的固體物質(zhì)濾出并用蒸餾水反復(fù)洗滌，當(dāng)洗滌后的水pH呈中性后，將固體物質(zhì)進(jìn)行烘干即可制得磺化腐植酸；
步驟S2：稱取175份上述制得的磺化腐植酸加入到90份的白油中進(jìn)行溶解，再加入65份脂肪酸酰胺，在持續(xù)通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氛圍下，將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至145℃進(jìn)行反應(yīng)2h；
步驟S3：將步驟S2反應(yīng)后產(chǎn)物與80份二溴甲烷、50份環(huán)氧氯丙烷一起加入到反應(yīng)器中，在60℃條件下進(jìn)行混合反應(yīng)3h后，再將溫度調(diào)節(jié)至95℃進(jìn)行真空干燥至產(chǎn)物烘干為止，即可制得鉆井液降濾失劑，所制得的鉆井液降濾失劑的相對(duì)分子質(zhì)量Mn為21600。
實(shí)施例6
一種利用垃圾滲濾液制備的鉆井液降濾失劑的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將500份固含量為21％的垃圾滲濾液濃縮液加入到50份濃硫酸中，并將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至145℃進(jìn)行恒溫6h后，將混合溶液中的固體物質(zhì)濾出并用蒸餾水反復(fù)洗滌，當(dāng)洗滌后的水pH呈中性后，將固體物質(zhì)進(jìn)行烘干即可制得磺化腐植酸；
步驟S2：稱取115份上述制得的磺化腐植酸加入到75份的液體石蠟中進(jìn)行溶解，再加入85份脂肪酸酰胺，在持續(xù)通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氛圍下，將反應(yīng)體系溫度調(diào)節(jié)至165℃進(jìn)行反應(yīng)1.5h；
步驟S3：將步驟S2反應(yīng)后產(chǎn)物與95份二溴甲烷、80份環(huán)氧氯丙烷一起加入到反應(yīng)器中，在75℃條件下進(jìn)行混合反應(yīng)3.5h后，再將溫度調(diào)節(jié)至120℃進(jìn)行真空干燥至產(chǎn)物烘干為止，即可制得鉆井液降濾失劑，所制得的鉆井液降濾失劑的相對(duì)分子質(zhì)量Mn為19460。
性能測(cè)試
按如下配方進(jìn)行制取性能測(cè)試試樣：
分別將上述實(shí)施例1～6制取得的鉆井液降濾失劑加入上述配方結(jié)構(gòu)中制取6組檢測(cè)試樣，并與基于上述配方未添加鉆井液降濾失劑的試樣進(jìn)行性能比較，測(cè)試其在鉆井液體系中的表觀粘度(AV)、塑性年度(PV)、切動(dòng)力(YP)、高溫高壓降濾失量(HTHP FL，于200℃，3.5Mpa條件下測(cè)定)以及破乳電壓(ES)，結(jié)果如下表所示：
由上標(biāo)數(shù)據(jù)可以看出，加入實(shí)施例中制得的降濾失劑產(chǎn)品后，與空白對(duì)照組相比，鉆井液的表觀粘度((AV)、塑性粘度(PV)、動(dòng)切力(YP)無(wú)顯著變化，表明本發(fā)明的降濾失劑對(duì)油基鉆井液的流變性影響較?。辉诮禐V失能力上，添加了各實(shí)施例產(chǎn)品的鉆井液的濾失量均明顯降低，且降低率大于55，說(shuō)明由本發(fā)明獲得的油基鉆井液降濾失劑具有良好的降濾失性能，另外，添加了各實(shí)施例產(chǎn)品的鉆井液經(jīng)過(guò)200℃老化處理16h后，破乳電壓均大于400v，體系穩(wěn)定性及流變性良好，表明該降濾失劑在200℃高溫依然保持穩(wěn)定的性能，具有良好的抗高溫性能。
以上所述為本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。