CN104004501A - 一种复合活性酶制剂及其用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合活性酶制剂及其用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶和乙酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵之间的摩尔比为：5～10:5～10:10～50:40～80；本发明制备的抗温、抗盐、降粘，尤其是抗温抗盐性能得到有效提高的褐煤类油田钻井液降滤失剂产品使用方便，添加量少，无需使用溶剂溶解，可直接添加到钻井液中使用，使用成本低廉且环保。

Description

一种复合活性酶制剂及其用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理褐煤的复合活性酶制剂，具体而言涉及一种复合活性酶制剂及其用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法。

背景技术

随着目前石油钻井深度的不断增加，深井和超深井的钻探成为我国乃至全球石油工业的一个重要方面。钻井液作为钻井工程的重要组成部分，其性能直接关系着钻井的深度、质量、成本和周期时间。随着钻井深度越来越深，地层越来越复杂，温度也越来越高，这不仅要求钻井液具有一定粘度、切力和较低的滤失量，而且要求其具有良好的抗温和抗盐性能。

降滤失剂是用以保证钻井液性能稳定，减少有害液体向地层滤失，稳定井壁，保护井径的重要钻井液助剂，也是用量最大，最具开发前景的钻井助剂之一。常用的降滤失剂主要有羧甲基纤维素类、淀粉类、树脂类、丙烯酰胺类和褐煤类，其中褐煤类降滤失剂又具有一定的降粘作用，其它几类降滤失剂一般不具备降粘作用。

随着深井和超深井钻探技术的发展，对降滤失剂抗温抗盐的性能要求也越来越高。然而同时具备抗温和抗盐两种性能的降滤失剂很少，通常抗温性能良好的不具备抗盐性能，抗盐性能良好的又不具备抗温性能。目前使用的能够同时具备两种性能的多为树脂类产品。但是此类产品生产成本较高，且使用过程中要达到好的降滤失效果，需要的添加量较大，使用成本高。因此，开发一种在高温高盐环境下具有降粘和降滤失作用的廉价钻井液助剂势在必行。褐煤类降滤失剂的主要有效成分是腐植酸(包括黄腐酸)，腐植酸和黄腐酸分子上的邻酚羟基和羧基具有良好的降粘作用，其基本骨架是碳链和芳环结构，具有很好的热稳定性，因此表现出良好的降粘性和抗温性，但其抗盐性能较差。专利CN101230257A(200710114554.4)一种褐煤树脂类钻井液降滤失剂的制备方法，以水、褐煤、腈纶下脚料、聚醚多元醇、氢氧化钠、氢氧化钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偏重亚硫酸钠、硼酸、氯化锆和甲醛为原料，在反应器中进行“一锅烩”，经过一系列化学反应获得褐煤树脂类降滤失剂，在高温(200℃)、盐水(4×104mg/LNaCl)钻井液中该产品用量3％时，降粘率达83.3％，高温高压滤失量为28ml。该发明产品在高温高盐环境中降粘效果好，但降滤失效果并不理想。如何开发一种钻井液既能够耐高温高盐环境降滤失效果好，且成本较低，就成为目前技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术中，钻井液降滤失剂不能很好的耐高温高盐的环境，且成本较高，提出了一种复合活性酶制剂及其用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种复合活性酶制剂，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：5～10:5～10:10～50:40～80。

进一步：所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：10:5:25:60。

进一步：所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：5:10:10:75。

进一步：所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：7:8:35:50。

进一步，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵之间的摩尔比为：5:8:25:62。

进一步，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：6:6:10:40。

进一步，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：9:9:50:80。

进一步，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：8:7:45:55。

本发明还提供一种复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法：

该复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法为：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为1×10^-3～5×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在10～40℃条件下发酵1-4天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:3～15:2～8:80～140的比例加入反应釜，在60～140℃条件下搅拌反应1～5h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

进一步：所述复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法为：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为2×10^-3～4×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在15-30℃条件下发酵2-3天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:5～10:3～5:100～120的比例加入反应釜，在80-120℃条件下搅拌反应2-3h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

具体实施方式

根据中国石油化工集团公司企业标准(Q/SH0047-2007)，本发明涉及的“褐煤类”油田钻井液降滤失剂的性能测试方法如下：

(1)盐水基浆的配制在(25±3)℃条件下，取400mL蒸馏水，在高速搅拌器(11000r/min)搅拌过程中依次慢慢加入35g钻井液用钠膨润土、1g无水碳酸钠和16g氯化钠，边加边搅拌，使之分散均匀，高速搅拌30min后，在(25±3)℃下密闭水化24h，即为盐水基浆。

(2)盐水基浆降粘率(室温和高温老化后)的测定在(25±3)℃条件下，取400ml基浆高速搅拌5min，用六速旋转粘度计测定其Φ100读数。取400ml基浆，加入一定量本发明产品高速搅拌20min，用六速旋转粘度计测定其Φ100读数，然后装入高温罐，于180℃下热滚老化16h，冷却至室温后取出，高速搅拌5min，用六速旋转粘度计测定其Φ100读数。室温降粘率和高温老化降粘率分别按下式(1)和(2)计算。

${\mathrm{DI}}_1=\frac{{\mathrm{\Φ}}_{100}-{\mathrm{\Φ}}_{100}^1}{{\mathrm{\Φ}}_{100}}\×100\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

${\mathrm{DI}}_2=\frac{{\mathrm{\Φ}}_{100}-{\mathrm{\Φ}}_{100}^2}{{\mathrm{\Φ}}_{100}}\×100\·\·\·\·\·\·\left(2\right)$

DI1—室温降粘率，％

DI2—高温老化降粘率，％

Φ100—基浆Φ100读数

Φ1100—基浆加样品后Φ100读数

Φ2100—基浆加样品老化后Φ100读数

(3)盐水基浆室温中压滤失量和高温老化高压滤失量的测定

在(25±3)℃条件下，取400ml基浆，加入一定量本发明产品高速搅拌20min，测其室温中压滤失量，另取400ml基浆，加入一定量本发明产品高速搅拌20min，装入高温老化罐于180℃热滚老化16h，冷却至室温取出后，高速搅拌5min，测其高温老化高压滤失量。

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种复合活性酶制剂，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：5～10:5～10:10～50:40～80。

所述复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，包括如下步骤：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为1×10^-3～5×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在10～40℃条件下发酵1-4天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:3～15:2～8:80～140的比例加入反应釜，在60～140℃条件下搅拌反应1～5h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

实施例二：根据实施例一所说明的复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，包括如下步骤：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为2×10^-3～4×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在15-30℃条件下发酵2-3天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:5～10:3～5:100～120的比例加入反应釜，在80-120℃条件下搅拌反应2-3h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

实施例三：

根据实施例一所述的一种复合活性酶制剂，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：10:5:25:60。

所述的复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，包括如下步骤：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为3×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在20℃条件下发酵3天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:7：4:120的比例加入反应釜，在90℃条件下搅拌反应3h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

分别添加质量百分数为2％和3％的产物测其降粘率和滤失量，结果如表1所示。

实施例四：

根据实施例一所述的一种复合活性酶制剂，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：5:10:10:75。

所述的复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，包括如下步骤：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为2×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在15℃条件下发酵2天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:5：3:100的比例加入反应釜，在80℃条件下搅拌反应2h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

分别添加质量百分数为2％和3％的产物测其降粘率和滤失量，结果如表1所示。

实施例五：

根据实施例一所述的一种复合活性酶制剂，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：7:8:35:50。

所述的复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，包括如下步骤：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为4×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在30℃条件下发酵1天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:10：5:110的比例加入反应釜，在110℃条件下搅拌反应3h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

分别添加质量百分数为2％和3％的产物测其降粘率和滤失量，结果如表1所示。

实施例六：

根据实施例一所述的一种复合活性酶制剂，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵间的摩尔比为：5:8:25:62。

所述的复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，包括如下步骤：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为2.5×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在15℃条件下发酵3天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:5：4.5:100的比例加入反应釜，在100℃条件下搅拌反应2.5h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

分别添加质量百分数为2％和3％的产物测其降粘率和滤失量，结果如表1所示。

实施例七：

根据实施例一所说明的一种复合活性酶制剂，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：6:6:10:40，或者所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：9:9:50:80，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：8:7:45:55。

现有技术为，将褐煤破碎处理至粒度≤80目，取100份加入反应釜，然后向反应釜依次加入7份片碱、4份铁铬木质素磺酸盐、120份自来水，在90℃温度条件下搅拌反应2h，喷雾干燥即得黑褐色颗粒状产物。

分别添加质量百分数为2％和3％的上述产物测其降粘率和滤失量，结果如表1所示。

附表1.实施例三至六与现有技术“褐煤类”油田钻井液降滤失剂性能测试的结果对比：

注：中国石油化工集团公司企业标准(Q/SH0047-2007)要求指标。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种复合活性酶制剂，其特征在于，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：5～10:5～10:10～50:40～80。

2.根据权利要求1所述的一种复合活性酶制剂，其特征在于，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：10:5:25:60。

3.根据权利要求1所述的一种复合活性酶制剂，其特征在于，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：5:10:10:75。

4.根据权利要求1所述的一种复合活性酶制剂，其特征在于，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：7:8:35:50。

5.根据权利要求1所述的一种复合活性酶制剂，其特征在于，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：5:8:25:62。

6.根据权利要求1所述的一种复合活性酶制剂，其特征在于，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：6:6:10:40。

7.根据权利要求1所述的一种复合活性酶制剂，其特征在于，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：9:9:50:80。

8.根据权利要求1所述的一种复合活性酶制剂，其特征在于，所述复合活性酶制剂包括以下配方成分：鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵，所述鞘氨醇杆菌、短小芽孢杆菌、黄素还原酶、乙酸铵或硫酸铵之间的摩尔比为：8:7:45:55。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为1×10^-3～5×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在10～40℃条件下发酵1-4天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:3～15:2～8:80～140的比例加入反应釜，在60～140℃条件下搅拌反应1～5h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。

10.根据权利要求9所述的一种复合活性酶制剂用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)用自来水将复合活性酶制剂配制成浓度为2×10^-3～4×10^-3ppm的溶液A；

b)将步骤a)制得的溶液A均匀喷洒在褐煤颗粒或碎块表面，并在15-30℃条件下发酵2-3天；

c)将步骤b)发酵处理后的褐煤、片碱、铁铬木质素磺酸盐、自来水按重量比100:5～10:3～5:100～120的比例加入反应釜，在80-120℃条件下搅拌反应2-3h得到浆液B；

d)将步骤c)反应后得到的浆液B进行喷雾干燥，使水分含量小于10％，制得褐煤类降滤失剂产品。