用于水敏地層的無(wú)粘土全油基鉆井液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種無(wú)粘±全油基鉆井液及其制備方法，適用于非常規(guī)的低壓低滲、 水敏性且水相活度差異大W及易造成固相損害地層油氣藏的鉆完井工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油儲(chǔ)量的不斷減少且開(kāi)采困難，世界各國(guó)紛紛加大了對(duì)復(fù)雜地層油氣資源 勘探開(kāi)發(fā)的投入，開(kāi)發(fā)新的油藏已經(jīng)成為當(dāng)今各大石油公司發(fā)展的迫切要求。目前國(guó)內(nèi)外 的油田，尤其是國(guó)內(nèi)大油田相繼進(jìn)入了開(kāi)發(fā)后期，逐漸開(kāi)始動(dòng)用一些低壓低滲油藏、水敏性 且水相活度差異大W及固相損害嚴(yán)重的地層油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)。運(yùn)些油氣藏的開(kāi)采難度 大，對(duì)鉆井液密度要求高。為了防止鉆井液漏失W及保護(hù)油氣層，經(jīng)常需要鉆井液的密度低 于1.0g/cm3。目前滿(mǎn)足運(yùn)一需要的體系都是W氣體、油相為密度減輕劑。充氣鉆井液或泡 沫鉆井液由于其存在諸多不足，并具有可壓縮性，脈沖信號(hào)衰減嚴(yán)重，鉆水平井、大位移井 需要使用MWD時(shí)限制了其使用。在低壓低滲儲(chǔ)層中，常規(guī)油基鉆井液中或多或少含乳化水， 乳化水滴的存在會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層發(fā)生較為嚴(yán)重的水鎖。
[0003] 油基鉆井液具有較強(qiáng)的防塌抑制性、潤(rùn)滑性和良好的儲(chǔ)層保護(hù)性能，尤其可滿(mǎn)足 強(qiáng)水敏及高溫、超高溫地層，或者需要鉆大位移特殊井及海上水平井等特殊轉(zhuǎn)鉆井需要。常 規(guī)的油基鉆井液一般為油包水乳化鉆井液，其中的水相常用氯化巧鹽水W平衡地層水活 度，防止水侵，油包水乳化鉆井液（水相含量為10%~40%)具有潤(rùn)滑性能優(yōu)良、抑制性 強(qiáng)、井壁穩(wěn)定性和抗溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，目前雖然得到廣泛應(yīng)用，但仍存在一定不足，例如鉆 井液含有大量乳化水滴，塑性黏度高，影響機(jī)械鉆速，并造成儲(chǔ)層乳化液滴堵塞；為保持油 包水乳液的穩(wěn)定性，使用了大量乳化劑，會(huì)導(dǎo)致巖石表面由親水變?yōu)橛H油，造成儲(chǔ)層損害； 鉆井液水相活度很難通過(guò)隨時(shí)調(diào)節(jié)W平衡不同易塌地層中水的活度，因此不能確保各種易 塌地層不引起水化而使井壁失穩(wěn)等。因此不適合非常規(guī)的低壓低滲、水敏性強(qiáng)且水相活度 差異大W及易造成固相損害地層油氣藏的鉆完井工藝。而無(wú)粘±全油基鉆井液不含水，乳 化劑用量少，還無(wú)需考慮鉆井液水相活度與地層水活度的平衡問(wèn)題，因而全油基鉆井液除 具有油包水乳化鉆井液的優(yōu)點(diǎn)外，還克服了上述不足?？捎糜谝姿貙印Ⅺ}膏層，特別是水 相活度差異較大的地層，W及能量衰竭的低壓地層和海洋深水鉆井。
[0004] 目前針對(duì)運(yùn)方面的研發(fā)，由于不能解決攜巖的問(wèn)題，大多是含粘±的全油基鉆井 液，如CN101215461報(bào)道了一種全油合成基鉆井液，使用的乳化劑為長(zhǎng)碳鏈脂肪酸酷胺、長(zhǎng) 碳鏈烷基苯橫酸巧、聚締控簇酸醋中的一種或多種的混合物，盡管具有低毒、環(huán)保、對(duì)儲(chǔ)層 傷害小等優(yōu)點(diǎn)，但其含有有機(jī)±，易造成固相損害，并且制備成本高，限制了其推廣使用。偶 見(jiàn)無(wú)粘±的全油基鉆井液的報(bào)道，但其體系的抗水侵和鹽侵的能力較差，也限制了其推廣 使用。隨著現(xiàn)有油田儲(chǔ)量日益下降，并且新探區(qū)的開(kāi)采會(huì)遇到各種復(fù)雜地層及環(huán)境，急需進(jìn) 行滿(mǎn)足低壓低滲油藏、水敏性強(qiáng)且水相活度差異大W及固相損害嚴(yán)重的地層油氣藏勘探開(kāi) 發(fā)的無(wú)粘±全油基鉆井液體系，本發(fā)明所述的正是運(yùn)種情況下，適合于此類(lèi)地層的無(wú)粘± 全油基鉆井液。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是現(xiàn)有技術(shù)中油基鉆井液中乳化液滴及有機(jī)± 顆粒造成非常規(guī)的低壓低滲、水敏性強(qiáng)且水相活度差異大W及易造成固相損害地層的損害 問(wèn)題，提供一種無(wú)粘±全油基鉆井液可解決此問(wèn)題，滿(mǎn)足此類(lèi)地層油氣藏常規(guī)鉆井、大位移 特殊井、海上水平井等特殊需要。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種與解決技術(shù) 問(wèn)題之一相對(duì)應(yīng)的無(wú)粘±全油基鉆井液的制備方法。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種無(wú)粘±全油基鉆 井液，包括W下組分：
[0007] (1) 100 份的基油；
[0008] (2)包括主乳化劑和輔助乳化劑的復(fù)合乳化劑不少于0. 5份，W所含主乳化劑和 輔助乳化劑的質(zhì)量計(jì)；
[0009] (3)0. 1~5份的增粘劑；
[0010] (4) 0. 5~5份的降濾失劑； W11] 巧)0~5份的堿性物質(zhì)；
[0012] 其中，所述主乳化劑選自通式（I)所示結(jié)構(gòu)中的至少一種，輔助乳化劑選自式
[11] 所示結(jié)構(gòu)脂肪酸或簇酸鹽中的至少一種；W質(zhì)量計(jì)，所述主乳化劑與輔助乳化劑的比 例滿(mǎn)足0 <輔助乳化劑：主乳化劑《1 ;
[0013]
[0014] 通式中，Ri為含C S~C 3。飽和或不飽和控基，R 2為氨或者R 3〔〇, Rs為C S~C 3。飽和 或不飽和的控基，X = 1~10, y = 1~40, Z = 0~40化為C 7~C 25脂肪控基，M選自H、 鋒、鐵、侶、堿金屬、堿±金屬中的一種，當(dāng)M為H或堿金屬時(shí)，n = 1，當(dāng)M為堿±金屬時(shí)，n =0. 5,當(dāng)M為鐵或侶時(shí)，n = 1/3。
[0015] 上述技術(shù)方案中，所述復(fù)合乳化劑的加量，W所含主乳化劑和輔助乳化劑的質(zhì)量 計(jì)，優(yōu)選為0. 5~5份；Ri、Rs優(yōu)選為C 11~C 23的飽和或不飽和控，或C 11~C 23的飽和控和不 飽和控的混合控基，Ri、R3更優(yōu)選為碳原子數(shù)為^ -、十立、十五、十屯、十九、二^-的飽和 控或不飽和控基，或十一、十=、十五、十屯、十九、二十一的飽和控和不飽和控的混合控基； X優(yōu)選為2~6,更優(yōu)選為2或3巧優(yōu)選為1~20,更優(yōu)選為1~10 ;z優(yōu)選為0~30,更優(yōu) 選為0~20 ;所述Ra優(yōu)選為C11~C 23飽和控基或不飽和控基；M優(yōu)選為H、鋒、或堿±金屬中 的一種；輔助乳化劑可進(jìn)一步優(yōu)選自油酸、硬脂酸、棟桐酸、肉豆違酸、月桂酸、油酸巧、硬脂 酸巧中的一種或二種W上的混合物；W質(zhì)量計(jì)，所述主乳化劑與輔助乳化劑的比例優(yōu)選為 輔助乳化劑：主乳化劑=1: (2~20)。基礎(chǔ)油優(yōu)選為白油、合成油、液體石蠟中的一種或一 種W上的混合物；增粘劑優(yōu)選為順下橡膠、下苯橡膠、乙丙橡膠、聚甲基丙締酸烷基醋中的 一種或一種W上的混合物；降濾失劑優(yōu)選為長(zhǎng)鏈有機(jī)胺改性的腐植酸，鏈長(zhǎng)優(yōu)選為。2、Cw、 Cis;堿性物質(zhì)優(yōu)選為氧化巧粉末。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是乳化劑的選擇，所有聚合物例如下苯橡膠、乙丙橡膠、聚甲基 丙締酸烷基醋都是本領(lǐng)域常用的物質(zhì)，各種聚合物優(yōu)選為數(shù)均分子量1~1000萬(wàn)，更優(yōu)選 為數(shù)均分子量1~100萬(wàn)。聚甲基丙締酸烷基醋優(yōu)選聚甲基丙締酸~C IS烷基醋。
[0017] 本發(fā)明還可W包括本領(lǐng)域常用油基鉆井液助劑，例如潤(rùn)濕劑、加重劑、殺菌劑等。
[0018] 上述技術(shù)方案中，所述無(wú)粘±全油基鉆井液更優(yōu)選不包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知 的油基鉆井液常用組分有機(jī)±。
[0019] 上述技術(shù)方案中，所述無(wú)粘±全油基鉆井液，W所含油相和水相體積總體積計(jì)，更 優(yōu)選包括0-10%的水。
[0020] 上述技術(shù)方案中，所述主乳化劑可W進(jìn)一步優(yōu)選自（I)所示結(jié)構(gòu)中的兩種W上的 混合物，可起到較好的協(xié)同作用。
[0021] 上述技術(shù)方案中，所述輔助乳化劑可W進(jìn)一步優(yōu)選自（II )所示結(jié)構(gòu)中的兩種W 上的混合物，可起到較好的協(xié)同作用。
[0022] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題之二，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0023] 一種無(wú)粘±全油基鉆井液的制備方法，包括W下步驟：
[0024] (a) RiCONH(CHz) XNR2CH2CH2OH (即脂肪酷基徑乙基二胺）的制備 陽(yáng)0巧]在堿性催化劑存在下RiC00CH3(即脂肪酸甲醋）與畑2(CH2)x畑邸2邸2地（即徑乙基 二胺）在80~220°C的溫度下反應(yīng)2~24小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后優(yōu)選減壓蒸饋除去未反應(yīng)的原 料和生成的甲醇得到所述脂肪酷基徑乙基二胺。其中，脂肪酸甲醋與徑乙基二胺的摩爾比 為優(yōu)選1:0. 1~6。所述的堿性催化劑優(yōu)選氨氧化鐘、氨氧化鋼；所述催化劑用量?jī)?yōu)選占脂 肪酸甲醋質(zhì)量的0.0 l~10%。
[0026] 化)RiCONH(CHz)XNRz(CHzCHzO)Y-(CH2CHCH3〇)zH(即脂肪酷基二胺聚氧締酸）的制 備：
[0027] 在堿性催化劑存在下，步驟（a)所合成的脂肪酷基徑乙基二胺與所需的環(huán)氧乙燒 或環(huán)氧丙烷在反應(yīng)溫度為80~180°C，壓力小于0. SOMPa表壓條件下進(jìn)行反應(yīng)得到所述的 脂肪酷基二胺聚氧締酸。所述堿性催化劑優(yōu)選氨氧化巧、氧化巧中的至少一種。催化劑用 量?jī)?yōu)選為脂肪酷基徑乙基二胺質(zhì)量的0. 5~6. 0%。
[002引 （C)將步驟（a)得到的所述脂肪酷基徑乙基二胺和/或步驟化）得到的所述的脂 肪酷基二胺聚氧締酸與所述輔助乳化劑，按所述比例混合均勻，得到所述油基鉆井液用復(fù) 合乳化劑；
[0029] (d)無(wú)粘±全油基鉆井液的制備
[0030] 將步驟（C)得到的復(fù)合乳化劑與基礎(chǔ)油、所述的堿性物質(zhì)、增粘劑、降濾失劑混合 均勻，得到所述無(wú)粘±全油基鉆井液。
[0031] 上述技術(shù)方案中，a)步驟中的反應(yīng)溫度優(yōu)選范圍為100~200°C，更優(yōu)選為120~ 180°C ;催化劑優(yōu)選為堿金屬氨氧化物或堿±金屬氨氧化物，更優(yōu)選為氨氧化鐘，用量?jī)?yōu)選 為占脂肪酸甲醋類(lèi)單體質(zhì)量的0. 5~5. 0%;脂肪酸甲醋與徑乙基