申请日2017.01.24
公开(公告)日2017.06.13
IPC分类号C09K8/03; C09K8/04
摘要
本发明公开了利用垃圾渗滤液制备高效钻井液降粘剂的方法及其应用,通过利用硫酸对垃圾渗滤液进行浓缩处理,提高垃圾渗滤液中有效分子的结构活性,然后通过进一步加入酰氯反应剂进行反应,为后续曼尼希反应和季铵化反应提供的条件,有效控制了产品的分子量,再通过制取的黑色松散粉末与含硅化合物进行混合复配,进一步提高了所需制取的降粘剂的性能,使所得的降粘剂不仅有抗高温、抗压的降粘效果,还具有抗盐性、流变性和一定的降漏失的性能。
权利要求书
1.一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其特征在于:其原料组成及质量百分比如下:
垃圾渗滤液浓缩液 30%~50%;
浓硫酸 5%~8.75%;
有机溶剂 9.8%~14.5%;
酰氯反应剂 19%~29.1%;
活化剂 0.095%~0.15%;
醛类化合物 1.84%~2.92%;
胺类化合物 0.9%~1.45%;
水 0.4%~21.16%;
含硅化合物 4.6%~7.73%。
2.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其特征在于:所述的垃圾渗滤液浓缩液为垃圾渗滤液原液通过生化膜浓缩处理后的液体,其固含量为10%~25%,所述的浓硫酸为质量分数为98%的浓硫酸。
3.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其特征在于:所述的有机溶剂为氯仿、甲苯、苯、石油醚中的至少一种混合组成。
4.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其特征在于:所述的酰氯反应剂为草酰氯、三氯化磷、五氯化磷、三氯均三嗪、氢氧化钠、盐酸中的至少一种混合组成。
5.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其特征在于:所述的活化剂为二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯胺、吡啶中的至少一种混合组成。
6.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其特征在于:所述的醛类化合物为甲醛、乙醛、戊二醛、丙烯醛、三聚甲醛、多聚甲醛中的至少一种混合组成;所述的胺类化合物为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、二甲胺、领苯二甲酰亚胺、乙二胺中的至少一种混合组成。
7.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其特征在于:所述的含硅化合物为硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾、甲基硅醇钠、聚硅氧烷、聚硅氮烷中的至少一种混合组成。
8.根据前述任一权利要求所述的一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂的制备方法,其特征在于:其包括以下步骤:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取垃圾渗滤液浓缩液加入到浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至140~180℃进行恒温反应6~12h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到有机溶剂中,再依序加入酰氯反应剂和活化剂后,将反应体系pH值调节至4~5,温度调节至60~80℃,进行反应8~24h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再加入醛类化合物和胺类化合物,并将体反应系pH调节至9~10,温度调节至40~80℃,进行反应2.5~8h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与含硅化合物进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂。
9.根据权利要求8所述的利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)黑色松散状粉末与含硅化合物均匀混合后制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为3300~30000。
10.如权利要求1至7任一所述的利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂的应用,其特征在于:将所述的降粘剂以钻井液总质量的0.1%~7%加入到水基钻井液中使用。
说明书
利用垃圾渗滤液制备高效钻井液降粘剂的方法及其应用
技术领域
本发明涉及精细化工、环境友好材料及分散剂领域,具体涉及一种利用垃圾渗滤液制备高效钻井液降粘剂的方法及其应用。
背景技术
随着我国城市化进程加快,城市数量和规模不断扩大,城市垃圾产量也随之迅速增加,目前,我国每年产生近10亿吨的城市垃圾,而且该数据仍以年平均10%左右的速度增长,垃圾的有效处理迫在眉睫。目前,垃圾处理的方式主要包括垃圾焚烧法、堆肥发酵法和卫生填埋,鉴于卫生填埋工艺成熟稳定、历史悠久、管理简单方便、建设及运行成本较低并且能处理多种类型固体废弃物等优点,我国利用卫生填埋技术处理垃圾仍然占据了主导地位。然而不能忽视的是,在建设固体废物的同时,垃圾卫生填埋的副产物和渗滤液问题已严重影响到了垃圾处理设施周围环境安全及居民的健康生活。
垃圾渗滤液中含有大量的污染物,包括:可溶性物质、无机阴阳离子、重金属、异型有机化合物以及垃圾降解过程中产生的多种微生物,到目前为止,针对不同阶段的垃圾渗滤液,国内外研究人员都有对其进行达标处理研究,但是由于运行成本高,并且未对垃圾渗滤液进行有效的处置,以至于容易产生二次污染,因此开发一种垃圾渗滤液清洁化的处理处置技术对我国环境保护有着重要的意义。
腐殖酸作为垃圾渗滤液的主要成分,其具有来源广泛,数量巨大等特点,腐殖酸分子由多环芳核与多种活性官能团构成,其具有酸性、界面活性、亲水性、阳离子交换能力、络合能力及吸附分散能力,基于其分子的亲水性、络合能力以及吸附分散能力,目前腐殖酸类产品在油田上应用基本是作为钻井液添加剂,具有降滤失、降粘、防塌功能,且具有良好的耐盐和耐高温能力。蒲晓林在中国专利CN105349116A中介绍一种腐殖酸采用酰氯化和酰胺化反应改性制备油基钻井液降滤失剂;张群正在中国专利CN104194742A中介绍了通过浓硫酸催化椰油酰二乙醇接枝腐殖酸制备的同时具有降滤失性和增加提切力的钻井液多功能助剂,马世昌在专利CN103320099A中将腐殖酸、碱额石灰混合一起后得到石油钻井液降粘剂,陆明富在中国专利CN102676131A中介绍一种将腐殖酸、栲胶、木质素磺酸盐、亚硫酸钠和甲醛溶液制备钻井液腐殖酸降粘剂,在美国专利US201313628626、US20100804393和斯洛伐克共和国专利SK20100050010中,发明人Szoeke Stefan利用胶体状腐植酸制成肥料;FimWan Joong也在苏里南专利KR20110104796中提到用腐植酸制备肥料;买买提江.依米提在中国专利CN101993517A中提出应用腐殖酸、过硫酸铵、氢氧化钠、丙烯酸等混合后,在紫外线辐射下制取获得腐殖酸基复合高吸水树脂。
在多年来的腐殖酸研究过程中,发明人发现腐殖酸的改性利用不够彻底,性能不够稳定,并且反应条件相对苛刻,限制了腐殖酸的推广和应用,腐殖酸作为垃圾渗滤液的主要成分,在对垃圾渗滤液资源化的过程就是利用腐殖酸的性质将其改性,本发明针对该类垃圾渗滤液提供一种制备钻井液降粘剂的方法,不仅实现垃圾渗滤液的资源化利用,同时提高钻井液降粘剂的性能,这样既能实现废弃物的资源化利用,又可以解决废弃物污染问题,并且可以改善目前钻井液降粘剂存在降粘效果不佳、对“压力、温度、含盐度抗性低”以及二次污染的现状。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明的提供一种配方结构合理、制备工艺简单、生产便利且可实现工业化生产的利用垃圾渗滤液制备高效钻井液降粘剂的方法及其应用。
为了实现上述的技术目的,本发明的技术方案为:
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及质量百分比如下:
进一步,所述的垃圾渗滤液浓缩液为垃圾渗滤液原液通过生化膜浓缩处理后的液体,其固含量为10%~25%,所述的浓硫酸为质量分数为98%的浓硫酸。
进一步,所述的有机溶剂为氯仿、甲苯、苯、石油醚中的至少一种混合组成。
进一步,所述的酰氯反应剂为草酰氯、三氯化磷、五氯化磷、三氯均三嗪、氢氧化钠、盐酸中的至少一种混合组成。
进一步,所述的活化剂为二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯胺、吡啶中的至少一种混合组成。
进一步,所述的醛类化合物为甲醛、乙醛、戊二醛、丙烯醛、三聚甲醛、多聚甲醛中的至少一种混合组成。
进一步,所述的胺类化合物为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、二甲胺、领苯二甲酰亚胺、乙二胺中的至少一种混合组成。
进一步,所述的含硅化合物为硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾、甲基硅醇钠、聚硅氧烷、聚硅氮烷中的至少一种混合组成。
根据前述一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂的制备方法,其包括以下步骤:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取垃圾渗滤液浓缩液加入到浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至140~180℃进行恒温反应6~12h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到有机溶剂中,再依序加入酰氯反应剂和活化剂后,将反应体系pH值调节至4~5,温度调节至60~80℃,进行反应8~24h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再加入醛类化合物和胺类化合物,并将反应体系pH调节至9~10,温度调节至40~80℃,进行反应2.5~8h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与含硅化合物进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂。
进一步,上述步骤(4)黑色松散状粉末与含硅化合物均匀混合后制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为3300~30000。
一种如上述利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂的应用,将所述的降粘剂以钻井液总质量的0.1%~7%加入到水基钻井液中使用。
采用上述的技术方案,本发明的有益效果为:通过对垃圾渗滤液进行浓缩处理后加入到硫酸中进行反应,使得垃圾渗滤液浓缩液中的有效分子结构活性得到提高,再通过进一步加入酰氯反应剂,使酰氯反应提供了曼尼希反应和季铵化反应的条件,有效的控制了产品的分子量,最后通过将制得的黑色松散状粉末与含硅化合物进行混合复配后,得到了降粘性能良好、抗压和抗温能力强的钻井液降粘剂,所制得的降粘剂不仅具有腐殖酸系降粘剂的抗盐性、流变性和降漏失的性能,其含有的硅基团还具有抗高温、抗压的效果,本方案实现了废弃物的资源化利用,还可以缓解不可再生能源的危机,同时,本方案的工艺步骤操作简单、制备方便、成本低,可以适用于工业化的大规模生产,其生产过程中部分阶段的原料还可以回收,有利于变“废”为“宝”实现二次价值。
具体实施方式
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及质量百分比如下:
进一步,所述的垃圾渗滤液浓缩液为垃圾渗滤液原液通过生化膜浓缩处理后的液体,其固含量为10%~25%,所述的浓硫酸为质量分数为98%的浓硫酸。
进一步,所述的有机溶剂为氯仿、甲苯、苯、石油醚中的至少一种混合组成。
进一步,所述的酰氯反应剂为草酰氯、三氯化磷、五氯化磷、三氯均三嗪、氢氧化钠、盐酸中的至少一种混合组成。
进一步,所述的活化剂为二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯胺、吡啶中的至少一种混合组成。
进一步,所述的醛类化合物为甲醛、乙醛、戊二醛、丙烯醛、三聚甲醛、多聚甲醛中的至少一种混合组成。
进一步,所述的胺类化合物为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、二甲胺、领苯二甲酰亚胺、乙二胺中的至少一种混合组成。
进一步,所述的含硅化合物为硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾、甲基硅醇钠、聚硅氧烷、聚硅氮烷中的至少一种混合组成。
根据前述一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂的制备方法,其包括以下步骤:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取垃圾渗滤液浓缩液加入到浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至140~180℃进行恒温反应6~12h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到有机溶剂中,再依序加入酰氯反应剂和活化剂后,将反应体系pH值调节至4~5,温度调节至60~90℃,进行反应8~24h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再加入醛类化合物和胺类化合物,并将反应体系pH调节至9~10,温度调节至40~80℃,进行反应2.5~8h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与含硅化合物进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂。
进一步,上述步骤(4)黑色松散状粉末与含硅化合物均匀混合后制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为3300~30000。
一种如上述利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂的应用,将所述的降粘剂以钻井液总质量的0.1%~7%加入到水基钻井液中使用。
实施例1
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及用量如下:
制备方法:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取400Kg固含量为15%的垃圾渗滤液浓缩液加入到60Kg质量分数为98%的浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至140℃进行恒温反应6h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到100Kg的氯仿中,在冷凝回流的条件下再依序加入200Kg草酰氯和氢氧化钠按质量比1∶1进行混合的混合物、1Kg二甲基甲酰胺,并将反应体系pH值调节至4,温度调节至70℃,进行反应8h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再依序加入20Kg戊二醛和多聚甲醛按质量比1∶1进行混合的混合物、10Kg 3-氯-2-羧丙基三甲基氯化铵和156Kg水进行均相混合,并将反应体系pH调节至10,温度调节至55℃,,进行反应5h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与53Kg硅酸钠进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂,所制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为10000。
实施例2
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及用量如下:
制备方法:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取405Kg固含量为18%的垃圾渗滤液浓缩液加入到72.9Kg质量分数为98%的浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至165℃进行恒温反应8h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到125Kg的甲苯中,在冷凝回流的条件下再依序加入243Kg草酰氯和氢氧化钠按质量比1∶1进行混合的混合物、1.2Kg N,N-二甲基苯胺,并将反应体系pH值调节至4,温度调节至70℃,进行反应10h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再依序加入24.5Kg甲醛和丙烯醛按质量比1∶1进行混合的混合物、14Kg二甲胺和50.4Kg水进行均相混合,并将反应体系pH调节至9,温度调节至75℃,,进行反应2.5h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与64Kg硅酸钙进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂,所制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为3300。
实施例3
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及用量如下:
制备方法:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取386Kg固含量为21%的垃圾渗滤液浓缩液加入到74.5Kg质量分数为98%的浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至145℃进行恒温反应8h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到110Kg的苯溶液中,在冷凝回流的条件下再依序加入250Kg三氯化磷、1.5Kg二甲基甲酰胺,并将反应体系pH值调节至4.5,温度调节至60℃,进行反应12h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再依序加入27.1Kg甲醛和乙醛按质量比1∶1进行混合的混合物、13.5Kg乙二胺和65.8Kg水进行均相混合,并将反应体系pH调节至9.5,温度调节至80℃,进行反应8h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与71.6Kg硅酸钙进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂,所制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为27560。
实施例4
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及用量如下:
制备方法:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取300Kg固含量为22%的垃圾渗滤液浓缩液加入到66Kg质量分数为98%的浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至150℃进行恒温反应8h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到110Kg的氯仿中,在冷凝回流的条件下再依序加入220Kg三氯化磷、1.1Kg N,N-二甲基苯胺,并将反应体系pH值调节至4.5,温度调节至90℃,进行反应14h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再依序加入24.5Kg甲醛和三聚甲醛按质量比1∶1进行混合的混合物、11Kg丙烯酰胺和211.6Kg水进行均相混合,并将反应体系pH调节至9.7,温度调节至40℃,进行反应6h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与58.3Kg硅酸钾进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂,所制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为16429。
实施例5
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及用量如下:
制备方法:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取500Kg固含量为10%的垃圾渗滤液浓缩液加入到50Kg质量分数为98%的浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至140℃进行恒温反应10h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到100Kg的氯仿中,在冷凝回流的条件下再依序加入190Kg三氯化磷、0.95Kg吡啶,并将反应体系pH值调节至4.5,温度调节至75℃,进行反应16h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再依序加入20Kg戊二醛和丙烯醛按质量比1∶1进行混合的混合物、9Kg丙烯酰胺和84.05Kg水进行均相混合,并将反应体系pH调节至10,温度调节至70℃,,进行反应8h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与46Kg甲基硅醇钠进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂,所制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为19800。
实施例6
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及用量如下:
制备方法:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取460Kg固含量为12%的垃圾渗滤液浓缩液加入到55.2Kg质量分数为98%的浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至150℃进行恒温反应12h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到110Kg的石油醚中,在冷凝回流的条件下再依序加入209.8Kg五氯化磷和三聚甲醛按质量比1∶1进行混合的混合物、1Kg吡啶,并将反应体系pH值调节至5,温度调节至70℃,进行反应18h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再依序加入18.4Kg戊二醛和三聚甲醛按质量比1∶1进行混合的混合物、9.2Kg二甲胺和87.6Kg水进行均相混合,并将反应体系pH调节至9.3,温度调节至55℃,进行反应3.5h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与48.8Kg甲基硅醇钠进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂,所制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为21320。
实施例7
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及用量如下:
制备方法:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取420Kg固含量为14%的垃圾渗滤液浓缩液加入到58.8Kg质量分数为98%的浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至180℃进行恒温反应12h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到98Kg的苯溶液中,在冷凝回流的条件下再依序加入210Kg三氯化磷、1Kg二甲基甲酰胺,并将反应体系pH值调节至5,温度调节至60℃,进行反应20h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再依序加入19.6Kg戊二醛和甲醛按质量比1∶1进行混合的混合物、9.8Kg丙烯酰胺和131.6Kg水进行均相混合,并将体系pH调节至10,温度调节至65℃,进行反应10h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与51.2Kg聚硅氮烷进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂,所制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为30000。
实施例8
一种利用垃圾渗滤液制备的高效钻井液降粘剂,其原料组成及用量如下:
制备方法:
(1)将垃圾渗滤液原液通过生化膜进行浓缩处理,然后取350Kg固含量为25%的垃圾渗滤液浓缩液加入到87.5Kg质量分数为98%的浓硫酸溶液中,并反应体系温度调节至170℃进行恒温反应8h,恒温反应完成后,将反应溶液中的固体物质滤出,并用蒸馏水反复洗涤滤出的固体物质,直至洗涤液呈中性为止,洗涤完成后,对固体物质进行烘干;
(2)取上述烘干后的固体物质加入到145Kg的石油醚中,在冷凝回流的条件下再依序加入291Kg三氯化磷、1.5Kg二甲基甲酰胺,并将反应体系pH值调节至5,温度调节至80℃,进行反应24h;
(3)步骤(2)反应完成后,往反应体系中再依序加入29.2Kg乙醛和戊二醛按质量比1∶1进行混合的混合物、14.5Kg 3-氯-2-羧丙基三甲基氯化铵和4Kg水进行均相混合,并将反应体系pH调节至10,温度调节至65℃,,进行反应5h;
(4)将步骤(3)反应完成后的溶液进行离心、过滤和干燥后制得黑色松散状粉末,将制得的黑色松散状粉末与77.3Kg甲基硅醇钠进行均匀混合后,即可制得钻井液降粘剂,所制得的钻井液降粘剂的相对分子质量Mn为21800。
性能测试
严格遵循石油标准《SYT 5621-93钻井液测试程序》的测试方法对钻井液的粘度进行评价,其中制取试样所用的膨润土及OCMA级膨润土严格遵循国家推荐标准《GB/T5005-2010钻井液材料规范》中的性能指标要求。
测试样品的制取
(1)淡水泥浆的制取:在500ml水中加入2.5g无水碳酸钠和50g膨润土,然后进行高速搅拌混匀20min,搅拌完成后,在室温下静置养护24h,即可制得淡水泥浆。
(2)4%盐水泥浆的制取:往按上述方法制取的淡水泥浆中加入4%的氯化钠和10%的膨润土,并进行高速搅拌5min后,在室温下静置养护24h,即可制得盐水泥浆。
(3)饱和盐水泥浆的制取:往按上述方法制取的淡水泥浆中加入36%的氯化钠和10%的膨润土,并进行高速搅拌5min后,在室温下静置养护24h,即可制得饱和盐水泥浆。
(4)含钙泥浆的制取:往按上述方法制取的淡水泥浆中加入1%的氯化钙和10%的膨润土,并进行高速搅拌5min后,在室温下静置养护24h,即可制得含钙泥浆。
1、在淡水泥浆中的降粘性能测试
将实施例1中制得的降粘剂按不同添加量加入到上述制得的淡水泥浆中,并进行分组对比测试,测定加入降粘剂后的淡水泥浆的流变性能,结果如下表所示:
钻井液降粘剂(粉剂)AVPVYP降粘率添加量,%mPa·smPa·sPa%050-35300.11521368.3%0.3134983.0%0.594.54.591.5%0.753296.4%0.931.51.597.2%
注:式中:(φ100)0为不加降粘剂时基浆六速旋转粘度计100r/min下的读数;(φ100)1为基浆加入降粘剂后六速旋转粘度计100r/min下的读数。
2、在盐水泥浆中的降粘性能测试
将实施例2中制得的降粘剂按不同添加量加入到上述制得的盐水泥浆中,并进行分组对比测试,测定加入降粘剂后的盐水泥浆的流变性能,结果如下表所示:
钻井液降粘剂(粉剂)AVPVYP添加量,%mPa·smPa·sPa0144100.112480.311470.59450.794.54.50.9954
3、在饱和盐水泥浆中的降粘性能测试
将实施例3中制得的降粘剂按不同添加量加入到上述制得的饱和盐水泥浆中,并进行分组对比测试,测定加入降粘剂后的饱和盐水泥浆的流变性能,结果如下表所示:
钻井液降粘剂(粉剂)AVPVYP添加量,%mPa·smPa·sPa015.578.50.113760.312840.511830.710.582.50.91082
4.在含钙泥浆中的降粘性能测试
将实施例4中制得的降粘剂按不同添加量加入到上述制得的含钙泥浆中,并进行分组对比测试,测定加入降粘剂后的含钙泥浆的流变性能,结果如下表所示:
5.实施例1~8样品在淡水泥浆中的降粘性能对比测试
分别将实施例1~8中制得的降粘剂按相同添加量加入到上述制得的淡水泥浆中,并进行分组对比测试,测定实施例1~8中制取的降粘剂在含钙泥浆中的流变性能,结果如下表所示:
以上所述为本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,根据本发明的教导,在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型,皆应属本发明的涵盖范围。