本發(fā)明涉及一種可排放海水基鉆井液及其制備方法，屬于鉆井
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：我國海洋油氣資源豐富，海洋石油將成為未來油氣生產(chǎn)的重要接替地區(qū)。目前，我國海上鉆井液體系主要沿用陸地鉆井液體系，存在的主要問題有：(1)海水配漿，海水礦化度高，含鹽量在3.5％左右，耐海水抗鈣鎂離子的處理劑不成熟；(2)部分鉆井液處理劑如：無機鹽、瀝青類防塌劑、磺化褐煤、鐵鉻鹽稀釋劑、礦物油潤滑劑等存在重金屬離子含量超標、生物毒性高、不易降解等問題，不能達到海上排放標準。(3)常用的聚合物鉆井液體系、聚磺鉆井液體系、油基鉆井液體系等存在環(huán)境污染嚴重、生物降解困難、后期處理難度大、費用高等不足。近年來，各國對海洋環(huán)境保護也日益重視，世界各國政府及各國地方政府對鉆探施工的廢物排放都制訂了嚴格的法律法規(guī)。例如：美國環(huán)保署規(guī)定糠蝦試驗液LC50(50％致死量)值必須大于30000mg/L時，廢棄鉆井液才允許向海洋排放。中國國家海洋局2008年發(fā)布國家標準《中國海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》，對廢棄鉆井液排放做了明確規(guī)定：油基鉆井液和合成鉆井液、鉆屑不得排放入海，水基鉆井液和鉆屑滿足排放標準并經(jīng)所在海域主管部門批準后方可排海，一級海域水基鉆井液和鉆屑的排放標準：96h靜水生物毒性LC50≥30000mg/L、Hg含量≤1mg/L、Cd含量≤3mg/L。這些嚴格的法律法規(guī)給海上鉆井液施工及排放帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，針對以上技術(shù)問題和保護海洋生態(tài)環(huán)境需求，開發(fā)一種可排放海水基鉆井液技術(shù)是必然要求。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種可排放海水基鉆井液。該鉆井液以海水作為配漿水，制備原料的EC50均大于3.0×104mg/L，具有無毒環(huán)保的性質(zhì)，可以顯著降低陸上基地與海洋平臺件水源運送及鉆井液廢棄物回收處理成本。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種可排放海水基鉆井液，以重量份數(shù)計，該鉆井液的原料組成包括：海水100份、粘土1-5份、碳酸鈉0.1-0.4份、降濾失劑1-5份、提粘切劑0.1-1份、抑制劑0.5-4份、潤滑劑1-5份和封堵劑1-5份；其中，所述降濾失劑、提粘切劑、抑制劑、潤滑劑和封堵劑的EC50均大于3.0×104mg/L。在上述可排放海水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述粘土包括膨潤土、凹凸棒土和海泡石土中的一種或幾種的組合。在上述可排放海水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述降濾失劑的耐溫溫度在120℃以上，更優(yōu)選為150℃；進一步優(yōu)選地，所述降濾失劑為改性淀粉；更進一步優(yōu)選地，所述降濾失劑為中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的抗高溫改性淀粉，其EC50為1.11×106mg/L。在上述可排放海水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述提粘切劑包括低粘聚陰離子纖維素、低粘羧甲基纖維素或羥乙基纖維素；更優(yōu)選地，所述提粘切劑包括中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的低粘羧甲基纖維素，其EC50為1.36×105mg/L。提粘切劑類的產(chǎn)品通常分為高粘、中粘和低粘，其中，所述“低粘”是指：將提粘切劑產(chǎn)品溶于水中形成溶液，以所述溶液的質(zhì)量為100％計，所述提粘切劑產(chǎn)品的質(zhì)量百分含量為2％時，溶液的粘度為50-100mPa.s。在上述可排放海水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述抑制劑包括聚胺、聚醚胺和含有羥基的脂肪酰胺中的一種或兩種的組合；其中，本發(fā)明提供的技術(shù)方案對含有羥基的脂肪酰胺中羥基的個數(shù)并無特別限定；更優(yōu)選地，所述抑制劑包括中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的聚胺和/或含有羥基的脂肪酰胺。在上述可排放海水基鉆井液中，潤滑劑具有低毒環(huán)保的性質(zhì)，優(yōu)選地，所述潤滑劑的EC50大于5.0×104mg/L。在上述可排放海水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述封堵劑包括碳酸鈣；更優(yōu)選地，所述碳酸鈣為1000-2000目的粉體。在上述可排放海水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述海水基鉆井液的原料組成還包括絮凝劑，所述絮凝劑的重量份數(shù)不超過2份。在上述可排放海水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述絮凝劑包括聚丙烯酰胺，更優(yōu)選地，所述絮凝劑為中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的部分水解聚丙烯酰胺，其EC50為2.01×105mg/L。在上述可排放海水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述海水基鉆井液的原料組成還包括加重材料，所述加重材料的重量份數(shù)不超過200份；更進一步優(yōu)選地，所述加重材料包括重晶石粉；進一步優(yōu)選地，所述重晶石微粉的D90小于10μm重晶石粉中的一種或兩種。本發(fā)明提供的可排放海水基鉆井液的pH值為8-10，優(yōu)選為9。本發(fā)明還提供了上述可排放海水基鉆井液的制備方法，其包括以下步驟：將粘土和碳酸鈉加入海水中，預(yù)水化處理，得到混合液；向混合液中依次加入提粘切劑、降濾失劑、抑制劑、潤滑劑和封堵劑，得到海水基鉆井液。在上述制備方法中，優(yōu)選地，該方法還包括向第一混合溶液中加入絮凝劑的步驟，所述絮凝劑的加入順序為在提粘切劑之后，降濾失劑之前。在上述制備方法中，優(yōu)選地，將粘土和碳酸鈉加入海水中，所述碳酸鈉能夠?qū)φ惩吝M行離子交換。在上述制備方法中，優(yōu)選地，該方法包括向海水基鉆井液中加入pH調(diào)節(jié)劑，以控制海水基鉆井液的pH值為8-10的步驟；更優(yōu)選地，所述pH調(diào)節(jié)劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉中的一種或幾種的組合。在上述制備方法中，優(yōu)選地，向混合液中依次加入處理劑時，當一種處理劑充分溶解或分散后，再加入下一種處理劑，直至全部加完。在上述制備方法中，優(yōu)選地，將粘土和碳酸鈉加入海水中后攪拌20-60min，然后預(yù)水化處理24h。在上述制備方法中，優(yōu)選地，該方法還包括向制備得到的可排放海水基鉆井液中加入加重材料的步驟。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述潤滑劑的制備方法包括以下步驟：在氮氣保護下，將植物油酸、醇胺和縮合劑加入反應(yīng)容器中，在第一預(yù)設(shè)溫度下反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物；該中間產(chǎn)物為含醇羥基的酰胺縮合物；其中，所述第一預(yù)設(shè)溫度為20-100℃，反應(yīng)時間為2-24h；向所述中間產(chǎn)物中加入抗氧抗腐蝕劑，在第二預(yù)設(shè)溫度下反應(yīng)，得到潤滑劑；其中，所述第二預(yù)設(shè)溫度為30-70℃，反應(yīng)時間為0.5-1.5h。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述第二預(yù)設(shè)溫度為55℃，反應(yīng)時間為1h。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述植物油酸、醇胺和縮合劑的摩爾比為(1-1.3):(0.3-1):(0.5-1)；更優(yōu)選地，所述抗氧抗腐蝕劑的質(zhì)量為所述中間產(chǎn)物含醇羥基的酰胺縮合物質(zhì)量的0.5-5％。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述醇胺包括氨基乙基乙醇胺、二乙醇胺、異丙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、N-芐基乙醇胺、N-苯基乙醇胺和羥苯乙醇胺中的一種或幾種的組合。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述縮合劑包括N,N′-羰基二咪唑或碳二亞胺。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述抗氧抗腐蝕劑包括二烷基二硫代磷酸鋅、二烷基二硫代氨基甲酸鋅、二烷基二硫代氨基甲酸鎳、二烷基二硫代磷酸鉬、二烷基二硫代氨基甲酸鉬和二烷基二硫代磷酸鎳中的一種或幾種的組合。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述植物油酸包括花生油酸、大豆油酸、椰子油酸、蓖麻油酸、棕櫚油酸中的一種或幾種的組合。在上述制備方法中，鉆井液的制備原料的顏色盡可能為淺色，以利于環(huán)保色度的處理。本發(fā)明的有益效果：(1)本發(fā)明提供的海水基鉆井液顏色較淺，利于后續(xù)環(huán)保色度的處理；(2)本發(fā)明提供的可排放海水基鉆井液，其原料組成無毒或低毒、可生物降解，具有較高的海洋環(huán)境可接受性，大幅降低了鉆井液廢棄物回收處理成本；(3)本發(fā)明提供的可排放海水基鉆井液，具有良好的抗溫性、抑制性、潤滑性、抗鹽膏污染能力，既滿足海洋的排放標準，又滿足各種復(fù)雜地質(zhì)條件的鉆井需求；(4)本發(fā)明提供的可排放海水基鉆井液在使用時可以直接用海水配漿，極大的方便了海上鉆井液的配制，可以顯著降低陸上基地與海洋平臺間水源運送，降低生產(chǎn)成本、提高工作效率。具體實施方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。實施例1本實施例提供了一種可排放海水基鉆井液，其制備方法如下所述：(1)制備低毒環(huán)保型潤滑劑在氮氣保護下，將植物油酸(大豆油酸)、二乙醇胺和N,N′-羰基二咪唑按照摩爾比為1:0.9:0.8的比例加入反應(yīng)容器中，在48℃條件下反應(yīng)12h，得到中間產(chǎn)物(中間產(chǎn)物為含醇羥基的酰胺縮合物)；然后向其中加入抗氧抗腐蝕劑(二烷基二硫代氨基甲酸鎳)，抗氧抗腐蝕劑的質(zhì)量為上述中間產(chǎn)物質(zhì)量的1.2％，在50℃條件下攪拌2h，得到鉆井液用低毒環(huán)保型潤滑劑，該潤滑劑的EC50大于5.0×104mg/L。(2)配制不加重的可排放海水基鉆井液，以重量份數(shù)計，按以下步驟配制：將3份懷安膨潤土和0.1份碳酸鈉加入100份海水中，預(yù)水化處理24h，得到第一混合液；向第一混合液中依次加入絮凝劑0.5份、抗高溫改性淀粉2份、低粘羧甲基纖維素0.2份、聚胺1份、含有羥基的脂肪酰胺1份、低毒環(huán)保型潤滑劑1份和1500目碳酸鈣粉體2份，得到第二混合液；向第二混合液中加入pH調(diào)節(jié)劑(該pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉)，將pH調(diào)節(jié)到8-10，得到可排放海水基鉆井液。上述原料混合時進行高速攪拌，攪拌速度為11000r/min。實施例2本實施例提供了一種可排放海水基鉆井液，其制備方法如下所述：(1)制備低毒環(huán)保型潤滑劑在氮氣保護下，將植物油酸(大豆油酸)、二乙醇胺和N,N′-羰基二咪唑按照摩爾比為1.1:0.5:1的比例加入反應(yīng)容器中，在室溫下攪拌反應(yīng)3h，然后升溫至50℃，反應(yīng)6h后進行過濾，得到中間產(chǎn)物含醇羥基的酰胺縮合物；然后向其中加入抗氧抗腐蝕劑(二烷基二硫代磷酸鋅)，抗氧抗腐蝕劑的質(zhì)量為中間產(chǎn)物質(zhì)量的0.9％，在55℃條件下攪拌1h，得到鉆井液用低毒環(huán)保型潤滑劑，該潤滑劑的EC50大于5.0×104mg/L。(2)配制密度為1.2g/cm3的可排放海水基鉆井液，以重量份數(shù)計，按以下步驟配制：將4份凹凸棒土和0.2份碳酸鈉加入100份海水中，預(yù)水化處理24h，得到第一混合液；向第一混合液中依次加入抗高溫改性淀粉2份、低粘羧甲基纖維素0.2份、聚胺2份、低毒環(huán)保型潤滑劑1.5份、1500目碳酸鈣粉體3份和重晶石28份，得到第二混合液；向第二混合液中加入碳酸鈉，將pH調(diào)節(jié)到8-10，得到可排放海水基鉆井液。上述原料混合時進行高速攪拌，攪拌速度為11000r/min。實施例3本實施例提供了一種可排放海水基鉆井液，其制備方法如下所述：(1)制備低毒環(huán)保型潤滑劑在氮氣保護下，將植物油酸(大豆油酸)、復(fù)合醇胺(該復(fù)合醇胺為N-乙基乙醇胺和異丙醇胺的混合物，兩者的質(zhì)量比為40:60)和N,N′-羰基二咪唑按照摩爾比為1:0.6:0.8的比例加入反應(yīng)容器中，在45℃下攪拌反應(yīng)14h后進行過濾，得到中間產(chǎn)物(含醇羥基的酰胺縮合物)；然后向其中加入抗氧抗腐蝕劑(二烷基二硫代氨基甲酸鋅)，抗氧抗腐蝕劑的質(zhì)量為中間產(chǎn)物質(zhì)量的1.0％，在55℃條件下攪拌1h，得到鉆井液用低毒環(huán)保型潤滑劑，該潤滑劑的EC50大于5.0×104mg/L。(2)配制密度為1.6g/cm3的可排放海水基鉆井液，以重量份數(shù)計，按以下步驟配制：將4份懷安膨潤土和0.2份碳酸鈉加入100份海水中，預(yù)水化處理24h，得到第一混合液；向第一混合液中依次加入絮凝劑0.6份、抗高溫改性淀粉3份、低粘羧甲基纖維素0.4份、聚胺2份、含有羥基的脂肪酰胺1份、低毒環(huán)保型潤滑劑2份、1500目碳酸鈣粉體3份和重晶石97份，得到第二混合液；其中，含有羥基的脂肪酰胺為中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的含有羥基的脂肪酰胺ZJ-11；向第二混合液中加入碳酸鈉，將pH調(diào)節(jié)到8-10，得到可排放海水基鉆井液。上述原料混合時進行高速攪拌，攪拌速度為11000r/min。實施例4本實施例提供了一種可排放海水基鉆井液，其制備方法如下所述：(1)制備低毒環(huán)保型潤滑劑按實施例2的方法制備低毒環(huán)保型潤滑劑，把實施例2中的二乙醇胺換為復(fù)合醇胺(該復(fù)合醇胺為二乙醇胺和異丙醇胺的混合物，兩者的質(zhì)量比為55：45)，其余原料和條件不變。(2)配制密度為2.0g/cm3的可排放海水基鉆井液，以重量份數(shù)計，按以下步驟配制：將4份海泡石土和0.2份碳酸鈉加入100份海水中，預(yù)水化處理24h，得到第一混合液；向第一混合液中依次加入絮凝劑0.6份、抗高溫改性淀粉3份、低粘羧甲基纖維素0.5份、聚胺3份、低毒環(huán)保型潤滑劑3份、1500目碳酸鈣粉體3份、重晶石170份和微粉重晶石20份(微粉重晶石是指D90小于10μm的重晶石)，得到第二混合液；向第二混合液中加入碳酸鈉，將pH調(diào)節(jié)到8-10，得到可排放海水基鉆井液。上述原料混合時進行高速攪拌，攪拌速度為11000r/min。對上述實施例提供的可排放海水基鉆井液進行性能評價：(1)流變性、API濾失量、高溫高壓濾失量的測定表1不同鉆井液流變性能和濾失量參數(shù)數(shù)據(jù)根據(jù)《GB/T16783.1-2006石油天然氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場測試第1部分：水基鉆井液》中的測定方法，評價實施例1-3提供的鉆井液體系在150℃老化16h前后的流變性和API濾失量，以及在150℃、3.5MPa下的高溫高壓濾失量。其中測定的參數(shù)包括AV(表觀粘度)、PV(塑性粘度)、YP(動切力)、ρ(鉆井液密度)、FLAPI(API濾失量)、FLHTHP(高溫高壓濾失量)，測定結(jié)果見表1。(2)抑制性的測定表2不同鉆井液抑制性能測試結(jié)果海水實施例1實施例2實施例3實施例4回收率/％18.286.190.892.594.1將350mL測試對象高速攪拌20min，密封4h進行養(yǎng)護；通過頁巖滾動分散實驗，評價實施例1-4提供的鉆井液抑制泥頁巖水化分散性能。實驗所用泥頁巖巖樣為渤海灣沙河街組灰綠色泥巖，測試結(jié)果如表2所示。由表2可知，上述實施例1-4提供的可排放海水基鉆井液具有較高的巖屑滾動回收率，表明其具有優(yōu)異的抑制泥頁巖水化分散性能。(3)潤滑性的測定利用鉆井液極壓潤滑儀評價實施例1-4提供的鉆井液在150℃老化后的潤滑性，測試結(jié)果如表3所示。表3不同鉆井液潤滑性能測試結(jié)果海水實施例1實施例2實施例3實施例4極壓潤滑系數(shù)0.410.060.070.090.11由表3可知，上述實施例1、實施例2、實施例3和實施例4的極壓潤滑系數(shù)與海水相比均有大幅提高；當密度為2.02g/cm3時(實施例4)，潤滑系數(shù)僅為0.11，表明其具有良好的鉆井液潤滑性能，能夠滿足現(xiàn)場施工要求。(4)對實施例2提供的可排放海水基鉆井液進行抗鹽污染性能的測定由于海上鉆井過程中不可避免地遇到Ca2+、Mg2+等二價離子和Na+的污染，這些離子可能會與鉆井液中的某些處理劑生成沉淀或生成膠狀物，從而降低這些處理劑在鉆井液中的作用。因此，在實施例2的鉆井液體系中加入不同量的氯化鈣、氯化鈉，評價其抗鹽污染性能，結(jié)果如表4所示。由表4可知，隨著氯化鈣加量的增大，鉆井液體系的表觀粘度、塑性粘度和動切力增大，熱滾后的這些參數(shù)均有一定減小，濾失量略有增大，但與基漿相比，流變性變化較小。隨著氯化鈉的增加，鉆井液體系熱滾后的表觀粘度、塑性粘度和動切力均有減小，濾失量增大，但與基漿相比，流變性變化不大。表明該體系具有很好的抗鹽污染的能力，能夠滿足海水鉆井過程中出現(xiàn)的Ca+和Na+的污染。表4抗污染性能試驗(5)生物毒性實驗的測定根據(jù)油田化學(xué)劑及鉆井液的生物毒性容許值規(guī)定，如果生物毒性檢驗結(jié)果大于20000mg/L，視為無毒，符合二級海域生物毒性要求；如果生物毒性檢驗結(jié)果大于或等于30000mg/L，符合一級海域生物毒性要求。對實施例1-4提供的可排放海水基鉆井液體系進行了發(fā)光桿菌生物毒性試驗，結(jié)果如表5所示。表5不同鉆井液生物性能測試結(jié)果實施例1實施例2實施例3實施例4EC50/mg.L-181400701006970072500結(jié)果表明：實施例1-4提供的可排放海水基鉆井液的EC50均遠大于30000mg/L，沒有毒性，符合一級海域和二級海域的生物毒性要求。當前第1頁1 2 3