專利名稱：合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法
合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明用于以合成基為主制備的鉆井液，以及由合成基構(gòu)成的鉆井液鉆井所產(chǎn)生的鉆屑的降解，涉及合成基鉆井液及鉆屑生物降解的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著常規(guī)天然氣資源不斷枯竭，頁巖氣等非常規(guī)天然氣資源正成為開發(fā)熱點(diǎn)。我國頁巖氣藏資源量豐富，從目前四川盆地的多口先導(dǎo)性試驗(yàn)井來看，頁巖的主要特點(diǎn)是易垮塌，常規(guī)水基鉆井液不能有效解決頁巖氣探井及開發(fā)井鉆井過程中的井眼坍塌難題。油基鉆井液具有較強(qiáng)的防塌抑制性、抗鹽鈣侵、潤滑性和良好的儲(chǔ)層保護(hù)性能，由于柴油中芳烴含量高，所以用柴油作基油的傳統(tǒng)油基鉆井液難以生物降解而達(dá)不到環(huán)保要求，合成基鉆井液是一種可以生物降解的油基鉆井液，合成基液的芳烴含量小于1%，對(duì)環(huán)保不會(huì)造成傷害，并且生物降解后的合成基鉆井液(鉆屑)可耕種土壤。
經(jīng)檢索，雖然現(xiàn)有技術(shù)中提出了多種可以降解的鉆井液，如公開號(hào)為 CN102516957A，
公開日為2012年6月27日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種適用于地面煤層氣鉆井或井下瓦斯抽放的鉆井液，特別適用于松軟煤層鉆進(jìn)。一種松軟煤層鉆進(jìn)用的可降解鉆井液，它由水、可降解聚合物、造漿粘土、降濾失劑、架橋劑、PH調(diào)節(jié)劑和破膠劑混合而成；以每100毫升水中加入量計(jì)算可降解聚合物O. 5^0. 75克、造漿粘土 0 2克、降濾失劑O.5^2克、架橋劑f 2克和破膠劑O. 0Γ0.1克，pH調(diào)節(jié)劑的加入量為調(diào)節(jié)鉆井液pH到7。 該鉆井液具有較好的流變性和降濾失性能，可以滿足松軟煤層鉆進(jìn)巖屑攜帶和井壁穩(wěn)定的要求；破膠劑降解加稀鹽酸酸化的雙重解堵措施可有效地清除可降解鉆井液對(duì)煤層氣儲(chǔ)層的傷害，并能恢復(fù)甚至提高煤巖氣體滲透率。
但現(xiàn)有技術(shù)沒有公開鉆井液的降解方法，更沒有公開合成基鉆井液的降解方法， 同時(shí)，針對(duì)柴油作基油的傳統(tǒng)油基鉆井液難以生物降解而達(dá)不到環(huán)保要求。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法，用于以合成基為主制備的鉆井液，以及由合成基構(gòu)成的鉆井液鉆井所產(chǎn)生的鉆屑的降解，采用本方法降解后，合成基液的芳烴含量小于1%，對(duì)環(huán)保不會(huì)造成傷 害，并且生物降解后的合成基鉆井液和鉆屑可耕種土壤。
本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法，其特征在于包括如下步驟第一步材料準(zhǔn)備a、制備模擬鉆屑稱取3重量份的重質(zhì)碳酸鈣和I重量份的粉質(zhì)黏土，混合形成4重量份的模擬鉆屑；b、準(zhǔn)備表層土和有機(jī)質(zhì)采集地表下0-25cm的土壤，自然風(fēng)干后經(jīng)粉碎、篩選，使其粒 徑〈2_;并準(zhǔn)備兩種有機(jī)質(zhì)小麥秸桿和油菜秸桿，按任意比例混合，備用；C、配制合成基鉆井液，待用；第二步合成基鉆井液和鉆屑的生物降解取4-5千克模擬鉆屑加入1300-1400ml的合成基鉆井液中進(jìn)行混合，再加入4_5千克 的表層土，然后加入已準(zhǔn)備好的有機(jī)質(zhì)2. 5千克,最后加入1. 5-2. 5克肥料,定時(shí)通風(fēng),溫度 保持在20°C，定時(shí)澆水、混合，每天監(jiān)測(cè)溫度和相對(duì)濕度，最后用紅外分光光度法測(cè)定總石 油烴TPH值小于1%，說明合成基鉆井液及鉆屑已生物降解。
所述的肥料是磷酸二氫鈉和尿素混合后的水溶液，2克肥料中，所述磷酸二氫鈉占1.34克，尿素占O. 66克。
進(jìn)一步的，所述第二步中，取4. 5千克模擬鉆屑加入1353ml的合成基鉆井液中進(jìn) 行混合，再加入4. 5千克的表層土，然后加入已準(zhǔn)備好的有機(jī)質(zhì)2. 5千克，最后加入2克肥 料，定時(shí)通風(fēng)，溫度保持在20°C，定時(shí)澆水、混合，每天監(jiān)測(cè)溫度和相對(duì)濕度，最后用紅外分 光光度法測(cè)定總石油烴TPH值小于1%，說明合成基鉆井液及鉆屑已生物降解。
所述小麥秸桿和油菜秸桿，均剪斷至5cm以下備用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果如下1、本發(fā)明中，第一步a中采用的重質(zhì)碳酸鈣和粉質(zhì)黏土混合產(chǎn)生的物質(zhì)更接近鉆屑的 主要構(gòu)成成分，有利于今后現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
2、本發(fā)明中，第一步b中采集地表下0-25cm的土壤，自然風(fēng)干后經(jīng)粉碎、篩選，使 其粒徑〈2_ ;并準(zhǔn)備兩種有機(jī)質(zhì)小麥秸桿和油菜秸桿，按任意比例混合，備用；采集地表 下0-25cm的土壤，有利于和常規(guī)耕種所需深度的土壤相適配度，粒徑小于2_，與鉆屑的粒 度相一致，使效果更好。小麥秸桿和油菜秸桿這兩種有機(jī)質(zhì)原料方便易得。
3、本發(fā)明中，采用模擬鉆屑先與合成基鉆井液混合，再加入表層土，最后加入肥 料，這樣的先后順序，更有利于后面的生物降解過程。
4、本發(fā)明中，采用特定的4. 5千克模擬鉆屑混入1353ml的合成基鉆井液中，并加 入等量的表層土，最后加入特定的2克的肥料，經(jīng)過試驗(yàn)，這樣的比例剛好進(jìn)過反應(yīng)后能使 TPH〈1% 以下。
5、本發(fā)明中，小麥秸桿和油菜秸桿剪至5cm以下，能更好地加速合成基鉆井液及 鉆屑的生物降解。
6、本發(fā)明中，采用磷酸二氫鈉和尿素混合的水溶液能給土壤提供氮磷鉀礦物質(zhì)及 微量元素，有利于生物降解后的鉆屑與泥土混合后能耕種。
7、綜上所述，采用上述特定步驟和具體參數(shù)的本發(fā)明的技術(shù)方案，合成基液的芳 烴含量小于1%，對(duì)環(huán)保不會(huì)造成傷害，并且生物降解后的合成基鉆井液和鉆屑可耕種土壤。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1作為本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式，本發(fā)明公開了一種合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降 解方法，包括如下步驟第一步材料準(zhǔn)備a、制備模擬鉆屑稱取3重量份的重質(zhì)碳酸鈣和I重量份的粉質(zhì)黏土，混合形成4重量 份的模擬鉆屑；b、準(zhǔn)備表層土和有機(jī)質(zhì)采集地表下0-25cm的土壤，自然風(fēng)干后經(jīng)粉碎、篩選，使其粒 徑〈2_;并準(zhǔn)備兩種有機(jī)質(zhì)小麥秸桿和油菜秸桿，按任意比例混合，備用；C、配制合成基鉆井液，待用；第二步合成基鉆井液和鉆屑的生物降解取4-5千克模擬鉆屑加入1300-1400ml的合成基鉆井液中進(jìn)行混合，再加入4_5千克 的表層土，然后加入已準(zhǔn)備好的有機(jī)質(zhì)2. 5千克,最后加入1. 5-2. 5克肥料,定時(shí)通風(fēng),溫度 保持在20°C，定時(shí)澆水、混合，每天監(jiān)測(cè)溫度和相對(duì)濕度，最后用紅外分光光度法測(cè)定總石 油烴TPH值小于1%，說明合成基鉆井液及鉆屑已生物降解。
實(shí)施例2作為本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，本發(fā)明公開了一種合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解 方法，包括如下步驟第一步材料準(zhǔn)備1.模擬鉆屑制備準(zhǔn)備重質(zhì)碳酸鈣，顆粒平均直徑為O.70cm，稱取6. 75kg的重質(zhì)碳酸 隹丐和2. 25g的粉質(zhì)黏土混合模擬9kg的鉆屑；2.表層土和有機(jī)質(zhì)采集表層0-25cm自然狀態(tài)下未經(jīng)壓緊的土壤，自然風(fēng)干至一定程 度后，經(jīng)粉碎、篩選，使其粒徑〈2_;兩種有機(jī)質(zhì)小麥秸桿和油菜秸桿，剪斷至5cm以下備用；3.配制合成基鉆井液；第二步合成基鉆井液和鉆屑的生物降解取4. 5千克模擬鉆屑加入1353ml的合成基鉆井液中進(jìn)行混合,再加入4. 5千克的表層 土，此時(shí)混合物含有8%TPH，然后加入已準(zhǔn)備好的有機(jī)質(zhì)2. 5千克，得出兩者能均勻混合的 最大比例為6%，并在攪勻的過程中朝混合物噴灑蒸餾水以保持一定的黏度后加入2克肥料 (1. 34g磷酸二氫鈉和O. 66g的尿素的水溶液)，定時(shí)通風(fēng)，室內(nèi)溫度保持在20° C，定時(shí)澆水、 混合，每天監(jiān)測(cè)溫度和相對(duì)濕度，最后用紅外分光光度法測(cè)定總石油烴TPH值，最先鉆屑中 的TPH值為9. 2%，經(jīng)過70天生物降解后，鉆屑中的TPH值只有O. 67%。
把生物降解后的鉆屑與一般泥土混合后，可以種植大豆。
所述的合成基鉆井液，由下述重量百分比的原料混合而成60 70%的合成基；2.0% 4. 0%的有機(jī)土 ；3. 0% 5. 0%的主乳化劑；2. 0% 4. 0%的輔乳化劑；0. 1% O. 2% 的潤濕劑；0. 5% 2. 0%的流型調(diào)節(jié)劑；2. 0% 3. 0%的CaO ；10% 15%的CaCl2水溶液；4.0% 6. 0%的降濾失劑和2. 0% 3. 0%防塌封堵劑。
所述的防塌封堵劑是由油溶性樹脂、剛性粒子、表面活性劑復(fù)配制成的油基鉆井 液用封堵劑，屬于現(xiàn)有技術(shù)，其全名為油基鉆井液用封堵劑樹脂膠束粒子(ZCY-STAB)，屬市 售產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家是中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院。
所述的合成基是線性石蠟基液，屬于現(xiàn)有技術(shù)，是可以直接在市面上購買的原料。
所述的有機(jī)土是由鈉土通過有機(jī)改性劑反應(yīng)制得的一種親油膠體，屬于現(xiàn)有技 術(shù)，在化工市場(chǎng)上能直接購買得到。
所述的主乳化劑是以不飽和脂肪酸為主要原材料、烷基胺為輔料，合成的油基鉆井液用主乳化劑烷酸酰胺，屬于現(xiàn)有技術(shù)，全名為油基鉆井液用主乳化劑烷酸酰胺 (ZCY-PEMUL)，屬市售產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家是中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù) 研究院。
所述的輔乳化劑是以脂肪酸、醇類為原材料，經(jīng)酯化合成反應(yīng)生成的油基鉆井液 用輔乳化劑脂肪酸酯，屬于現(xiàn)有技術(shù)，全名為油基鉆井液用輔乳化劑脂肪酸酯(ZCY-SMUL)， 屬市售產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家是中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院。
所述的潤濕劑是由C12 C18的直鏈季胺與烷基鹵化物合成反應(yīng)制成的油基鉆井 液用潤濕劑季銨鹽，屬于現(xiàn)有技術(shù)，全名為油基鉆井液用潤濕劑季銨鹽(ZCY-WET)，屬市售 產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家是中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院。
所述的流型調(diào)節(jié)劑是由甲基丙烯酸十八酯、馬來酸酐、苯乙烯為原料，通過三元共 聚反應(yīng)制成的油基鉆井液用流型調(diào)節(jié)劑油溶性聚合物，屬現(xiàn)有技術(shù)，全名為油基鉆井液用 流型調(diào)節(jié)劑油溶性聚合物(ZCY-RMOD)，屬市售產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家是中國石油集團(tuán)川慶鉆探工 程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院。
降濾失劑是以樹脂、浙青為主要材料，經(jīng)化學(xué)合成的油基鉆井液用降濾失劑樹脂 浙青，屬于現(xiàn)有技術(shù)，全名為油基鉆井液用降濾失劑磺化樹脂(ZCY-FTR0L)，屬市售產(chǎn)品，生 產(chǎn)廠家是中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院。
所述CaCl2水溶液的質(zhì)量濃度為20%。
權(quán)利要求
1.一種合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法，其特征在于包括如下步驟第一步材料準(zhǔn)備a、制備模擬鉆屑稱取3重量份的重質(zhì)碳酸鈣和I重量份的粉質(zhì)黏土，混合形成4重量份的模擬鉆屑；b、準(zhǔn)備表層土和有機(jī)質(zhì)采集地表下0-25cm的土壤，自然風(fēng)干后經(jīng)粉碎、篩選，使其粒徑〈2_;并準(zhǔn)備兩種有機(jī)質(zhì)小麥秸桿和油菜秸桿，按任意比例混合，備用；C、配制合成基鉆井液，待用；第二步合成基鉆井液和鉆屑的生物降解取4-5千克模擬鉆屑加入1300-1400ml的合成基鉆井液中進(jìn)行混合，再加入4_5千克的表層土，然后加入已準(zhǔn)備好的有機(jī)質(zhì)2. 5千克,最后加入1. 5-2. 5克肥料,定時(shí)通風(fēng),溫度保持在20°C，定時(shí)澆水、混合，每天監(jiān)測(cè)溫度和相對(duì)濕度，最后用紅外分光光度法測(cè)定總石油烴TPH值小于1%，說明合成基鉆井液及鉆屑已生物降解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法，其特征在于所述的肥料是磷酸二氫鈉和尿素混合后的水溶液，2克肥料中，所述磷酸二氫鈉占1. 34克，尿素占O. 66克。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法，其特征在于 所述第二步中，取4. 5千克模擬鉆屑加入1353ml的合成基鉆井液中進(jìn)行混合，再加入4. 5 千克的表層土，然后加入已準(zhǔn)備好的有機(jī)質(zhì)2. 5千克，最后加入2克肥料，定時(shí)通風(fēng)，溫度保持在20°C，定時(shí)澆水、混合，每天監(jiān)測(cè)溫度和相對(duì)濕度，最后用紅外分光光度法測(cè)定總石油烴TPH值小于1%，說明合成基鉆井液及鉆屑已生物降解。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法，其特征在于所述小麥秸桿和油菜秸桿，均剪斷至5cm以下備用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成基鉆井液及鉆屑的模擬生物降解方法，包括如下步驟取4-5千克模擬鉆屑加入1300-1400ml的合成基鉆井液中進(jìn)行混合，再加入4-5千克的表層土，然后加入已準(zhǔn)備好的有機(jī)質(zhì)2.5千克，最后加入1.5-2.5克肥料，定時(shí)通風(fēng)，溫度保持在20oC，定時(shí)澆水、混合，每天監(jiān)測(cè)溫度和相對(duì)濕度，最后用紅外分光光度法測(cè)定總石油烴TPH值小于1%，說明合成基鉆井液及鉆屑已生物降解。采用本方法降解后，合成基液的芳烴含量小于1%，對(duì)環(huán)保不會(huì)造成傷害，并且生物降解后的合成基鉆井液和鉆屑可耕種土壤。
文檔編號(hào)A62D3/02GK103028223SQ201210579828
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者王睿, 楊剛, 羅陶濤, 金承平, 石朝敏, 劉翔, 夏先富 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司