反相乳化鉆井液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種反相乳化鉆井液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油儲(chǔ)量的不斷減少且開采困難，世界各國紛紛加大了對(duì)深部地層油氣資源 勘探開發(fā)的投入，開發(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。我國待探明 的油氣資源主要分布在塔里木、準(zhǔn)鳴爾、柴達(dá)木、吐哈、四川等盆地，其資源量的73%埋藏在 深層，且地下條件異常復(fù)雜，因此深井和超深井油氣鉆探及配套的開發(fā)技術(shù)已成為制約油 氣資源開發(fā)的關(guān)鍵因素。隨著地層深度的增加，深井、超深井的地層溫度也會(huì)越來越高，地 層的高溫環(huán)境給鉆井液能否維持穩(wěn)定的性能帶來了極大的挑戰(zhàn)。
[0003] 鉆井液作為鉆井工程的重要組成部分，其性能直接關(guān)系到深井、超深井的鉆井質(zhì) 量、鉆井成本和鉆井周期。相對(duì)于水基鉆井液，油基鉆井液具有較強(qiáng)的防塌抑制性、潤滑性 和良好的儲(chǔ)層保護(hù)性能，尤其可滿足強(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。油基鉆井液，包括全油基鉆井液和油包水鉆井液，油包水 鉆井液又稱逆乳化鉆井液、反相乳化鉆井液，是由油、水、乳化劑、降濾失劑、活度平衡劑、流 型調(diào)節(jié)劑等組成。通常使用的油包水鉆井液含水量在5~30%之間（含水量在5% W內(nèi)的 一般叫做全油基鉆井液，不稱為油包水鉆井液），但抗高溫達(dá)18(TC W上的油包水鉆井液中 水的含量一般在5~10%，很少超過15%。水的含量增大，攜屑性、降濾失性和懸浮性、流變 性都變好，但熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性都變差，如CN1660958報(bào)道了一種合成基鉆井液，使用的 主乳化劑為脂肪醇聚氧乙締酸硫酸錠和壬基酪聚氧乙締酸的混合物，盡管在150°C老化16 小時(shí)后仍有良好的流變性和破乳電壓，水含量最高為25%。專利CN 102031095 A申請(qǐng)公布 了一種高溫油包水鉆井液，雖然耐溫能到240°C，但其須借助輔助乳化劑及氧化巧的存在才 能達(dá)到應(yīng)用效果。油基鉆井液由于基液W油為主，因此價(jià)格昂貴，成本高，全油基鉆井液更 是如此，如CN101215461報(bào)道了一種全油合成基鉆井液，使用的乳化劑為長碳鏈脂肪酸酷 胺、長碳鏈烷基苯橫酸巧、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)，但其制備成本高，限制了其推廣使用。
[0004] 目前市場上提供用作油基鉆井液乳化劑的品種較少，而報(bào)道用于強(qiáng)化采油用的乳 化劑品種相對(duì)較多，如US4485873、US4545912、CN100531884等報(bào)道了聚氧乙締烷基酪酸乙 酸鹽、雙尾鏈聚氧乙締橫酸鹽、烷基芳芐基聚氧乙締酸陰離子表活劑在強(qiáng)化采油方面的應(yīng) 用，但未設(shè)及到其在鉆井液乳化劑方面的用途，油基鉆井液方面多依賴國外產(chǎn)品，而且國內(nèi) 配套的鉆井液體系也較少。 陽0化]油基鉆井液由于受到成本、環(huán)保要求的限制一直發(fā)展比較緩慢，應(yīng)用的區(qū)塊也較 少，隨著現(xiàn)有油田儲(chǔ)量日益下降，并且新探區(qū)的開采會(huì)遇到各種復(fù)雜地層及環(huán)境，急需性能 優(yōu)良的油基鉆井液，W解決現(xiàn)有油基鉆井液乳液穩(wěn)定性能差、不耐鹽、不耐溫的問題。通過 提高油基鉆井液中水的比例達(dá)到降低油基鉆井液的成本，為廣泛應(yīng)用油基鉆井液作業(yè)提供 技術(shù)保障。發(fā)明所述的正是運(yùn)種高含水量情況下，適合于W脂肪酷基二胺聚氧締酸為乳化 劑的油基鉆井液及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中油包水鉆井液乳液穩(wěn)定性能差、不 耐高溫的問題，提供一種新的反相乳化鉆井液。此反相乳化鉆井液具有耐溫性能好、乳液穩(wěn) 定性能佳的優(yōu)點(diǎn)，可用于強(qiáng)水敏、高溫地層及需要鉆大位移特殊井、海上水平井等特殊鉆井 作業(yè)中。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相對(duì)應(yīng)的反相乳 化鉆井液的制備方法。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種反相乳化鉆井液， W質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括W下組份：
[0008] (1)60~90份的基礎(chǔ)油；
[0009] 似10~40份的水；
[0010] (3)2~5份的有機(jī)±;
[0011] (4)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)；
[0012] 巧)0~3份的堿性物質(zhì)；
[0013] 化)0. 5~3份的增粘劑；
[0014] (7) 0. 5~3份的降濾失劑；
[0015] 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 (II )所示結(jié)構(gòu)脂肪醇聚氧乙締聚氧丙締酸簇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足0 <輔助乳化劑：主乳化劑《1 ;
[0016]
[0017]
陽〇1引通式中，Ri為含C S~C 3。飽和或不飽和控基，R 2為氨或者R 3〔0, 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。
[0019] 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C 11~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；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)。
[0020] 上述技術(shù)方案中，所述基礎(chǔ)油優(yōu)選為白油、合成油、液體石蠟中的一種或兩種W上 的混合物；水優(yōu)選為15~30wt %化Clz水溶液或15~30wt %化Cl的水溶液；有機(jī)±優(yōu)選 為碳原子數(shù)為十二、十四、十六、十八的長鏈季錠鹽改性的膨潤±或上述季錠鹽改性的蒙脫 ± ;堿性物質(zhì)優(yōu)選為氧化巧粉末；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兩種種W上的混合物；降濾失劑優(yōu)選為長鏈有機(jī)胺改性的腐植酸， 鏈長優(yōu)選為Ci2、Cie、
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 上述技術(shù)方案中，所述輔助乳化劑可進(jìn)一步最優(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兩種W上的混合物。
[0024] 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，更優(yōu)選 為數(shù)均分子量1~100萬。聚甲基丙締酸烷基醋優(yōu)選聚甲基丙締酸~C IS烷基醋。
[00巧]上述技術(shù)方案中，所述油基鉆井液用復(fù)合乳化劑可W是所述主乳化劑和輔助乳化 劑兩者混合均勻得到，也可W將兩者溶于溶劑混合均勻得到，如將兩者溶于5#白油中，得 到膏狀或溶液狀態(tài)的油基鉆井液復(fù)合乳化劑。
[00%] 本發(fā)明還可W包括本領(lǐng)域常用油基鉆井液助劑，例如潤濕劑、加重劑、殺菌劑等。
[0027] 為解決上述技術(shù)問題之二，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種反相乳化鉆井液 制備方法，包括W下步驟： 陽0測 （a) RiCONH (邸2) XNR2CH2CH2OH (即脂肪酷基徑乙基二胺）的制備
[0029] 在堿性催化劑存在下RiCOOCHs (即脂肪酸甲醋）與畑2 (邸2) 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；所述催化劑用量優(yōu)選占脂 肪酸甲醋質(zhì)量的0.01~10% ;
[0030] 化)RiCONH(CHz)XNRz(CHzCHzO)Y-(C肥C肥H3〇)zH(即脂肪酷基二胺聚氧締酸）的制 備：
[0031] 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 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