一種油基鉆井液的稀釋劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種油基鉆井液的稀釋劑及其制備方法。制備該稀釋劑的原料組分包括80?210重量份的脂肪酸、30?50重量份的二乙醇胺、1?5重量份的氫氧化鉀和15?45重量份的十二烷基苯磺酸。本發(fā)明油基鉆井液的稀釋劑可以和油基之間有很好的相容性，從而能很好地分散在油基鉆井液中，進(jìn)而降低油基鉆井液的粘度，并且在高溫條件下，此稀釋劑也具有良好的性能。本發(fā)明還提供了上述稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用。該稀釋劑在高密度油基鉆井液基漿中可以有效地降低鉆井液的表觀粘度、塑性粘度和屈服值，因此能更好地實現(xiàn)了油基鉆井液重復(fù)利用，降低油基鉆井液使用成本。
【專利說明】
一種油基鉆井液的稀釋劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油基鉆井液的稀釋劑及其制備方法，以 及該稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，鉆井越來越深，井底溫度越來越高，因此所鉆地層壓力也越 來越大，這時就需要使用加重鉆井液來控制地層壓力。重晶石為目前使用較為普遍的加重 材料，這樣對鉆井液體系都具有一定的增稠效應(yīng)，尤其到鉆井液密度為2.2g/cm 3以上時，鉆 井液粘度增高，切力變大，觸變性變差，容易造成壓力激動，造成井下復(fù)雜事故。并且在鉆深 井時，井底溫度較高，因此，此高密度油基鉆井液的稀釋劑也需要具有良好的抗高溫性能， 這樣，才有利于提高機械鉆速與保持井壁穩(wěn)定。
[0003] 對于具有強抑制能力的油基鉆井液來說，導(dǎo)致鉆井液變稠的原因是主要是由于： 鉆井液的加重，井底溫度過高導(dǎo)致處理劑失穩(wěn)，井下鹽侵以及劣質(zhì)固相侵入等;在經(jīng)過一系 列的調(diào)研后，我們發(fā)現(xiàn)鉆探井或者深丼時可以需要高密度鉆井液，但同時又要求鉆井液具 有良好的流變性，這樣會給鉆井施工帶來很大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種油基鉆井液的稀釋劑；
[0005] 本發(fā)明的目的還在于提供上述稀釋劑的制備方法以及該稀釋劑在高密度油基鉆 井液中的應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：
[0007] -種油基鉆井液的稀釋劑，制備該稀釋劑的原料組分包括： 脂肪酸 80-210重量汾
[0008] 二乙醇胺 30-50重量份 氫氧化鉀 1-5重量份_
[0009] 十二烷基苯磺酸 15-45重量份。
[0010] 上述稀釋劑中，優(yōu)選地，制備該稀釋劑的原料組分包括： 脂肪酸 80-210重量份 二乙醇胺 30-50重量份
[0011] 氫氧化鉀 1-5重量份 十二烷基苯磺酸 20-40重量份。
[0012]上述稀釋劑中，優(yōu)選地，制備該稀釋劑的原料組分包括： 脂肪酸 90重量份 二乙醇胺 42重量份
[0013] 氫氧化鉀 1重量份 十二燦棊苯磺酸 16.9重量份。
[0014] 上述稀釋劑中，優(yōu)選地，所述脂肪酸為油酸。
[0015] 上述稀釋劑中，優(yōu)選地，脂肪酸的有效含量大于98%;二乙醇胺、十二烷基苯磺酸 的有效含量大于99.5% ;氫氧化鉀為分析純。
[0016] 本發(fā)明還提供了上述稀釋劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0017] 步驟一，將脂肪酸、二乙醇胺、氫氧化鉀混合均勻，在真空度為0.02-0.06的條件下 邊抽真空邊攪拌，逐步升溫至140-160°C，反應(yīng)2-4h后，停止抽真空和攪拌，并保溫1.5-2h， 得到酰胺類化合物；
[0018] 步驟二，向上述酰胺類化合物中加入十二烷基苯磺酸，在140-160 °C條件下繼續(xù)抽 真空攪拌反應(yīng)2_5h，反應(yīng)終止，得到油基鉆井液的稀釋劑；
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟一和步驟二中攪拌速度均為3000-4000r/min。
[0020] 本發(fā)明還提供了上述的稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用。該應(yīng)用包括以下步 驟:將所述的稀釋劑按照高密度油基鉆井液體積的〇. 5%_4%注入到高密度油基鉆井液中， 在8000-11000r/min 的轉(zhuǎn)速下攪拌 20-30min。
[0021] 上述的應(yīng)用中，優(yōu)選地，所述高密度油基鉆井液為柴油油包水鉆井液或白油油包 水鉆井液。
[0022]上述的應(yīng)用中，優(yōu)選地，所述柴油油包水鉆井液中柴油和水的體積比為70:30-95: 5〇
[0023]上述的應(yīng)用中，優(yōu)選地，所述白油油包水鉆井液中白油和水的體積比為70:30-95: 5〇
[0024] 上述稀釋劑中，使用十二烷基苯磺酸用來調(diào)節(jié)稀釋劑的酸堿值，并且降低產(chǎn)物的 胺值，使胺值分布在45-65mmol/g，由于此稀釋劑在制備過程中酰胺化反應(yīng)與酯化反應(yīng)會同 時發(fā)生，因此需要將胺值控制在一合理范圍；而且十二烷基苯磺酸能在鉆井液中形成鈣皂， 使其更好的懸浮分散在鉆井液之中，并且在產(chǎn)品中增加了十二烷值，具有更好的高溫乳化 性能。
[0025] 上述稀釋劑的制備方法中，氫氧化鉀是作為催化劑，而不是酸堿調(diào)節(jié)劑;制備的過 程采用抽真空，使得制備的產(chǎn)品純度更高。
[0026] 上述稀釋劑的制備方法中，由于十二烷基苯磺酸的酸性要大于油酸的酸性，因此 加入十二烷基苯磺酸來調(diào)節(jié)稀釋劑酸值與胺值，增強稀釋劑的穩(wěn)定性與抗高溫性能;而且， 加入十二烷基苯磺酸又能夠在在產(chǎn)品加入到高密度油基鉆井液后與鉆井液中游離的鈣離 子形成鈣皂，鈣皂具有很強的分散懸浮能力，從而提高了鉆井液的穩(wěn)定性;十二烷基苯磺酸 的存在使得反應(yīng)過程溫度比較低，副產(chǎn)物生成量較少，制備過程中能夠有效的節(jié)約能源且 更安全。
[0027]上述制備方法制備得到的稀釋劑在220 °C高溫下也能正常發(fā)揮稀釋性能，將該稀 釋劑用于高密度(密度為2.Og/cm3以上)油基鉆井液中，能夠有效降低高密度油基鉆井液的 粘度，對高密度油基鉆井液的稀釋率可達(dá)50%以上，效果顯著，能更好地實現(xiàn)了油基鉆井液 重復(fù)利用，降低油基鉆井液使用成本。
[0028]本發(fā)明的有益效果：
[0029] 本發(fā)明提供的稀釋劑可以和油基之間有很好的相容性，從而能很好地分散在油基 鉆井液中，進(jìn)而降低油基鉆井液的粘度，并且在高溫條件下，此稀釋劑也具有良好的性能； 而且可以有效地降低高密度油基鉆井液的表觀粘度、塑性粘度、動切力，及提高流變性能， 因此能更好地實現(xiàn)了對高密度油基鉆井液流變性的控制，減少井下復(fù)雜情況發(fā)生。
【具體實施方式】
[0030] 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(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。本發(fā)明實施例用 到的化學(xué)試劑均購買自奧利化學(xué)試劑公司。
[0031] 實施例1
[0032] 本實施例提供了一種油基鉆井液的稀釋劑，制備該稀釋劑的原料組分包括： 油酸 90g 二乙醇胺 42g
[0033] 氫氧化鉀 lg 十二烷基苯磺酸 16.9g。
[0034] 本實施例還提供了上述稀釋劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0035] (1)稱量90g的油酸、42g的二乙醇胺、lg的氫氧化鉀加入到三口燒瓶中，在真空度 為0.02-0.06的條件下邊抽真空邊攪拌，轉(zhuǎn)速為3000r/min，逐步升溫至150°C，反應(yīng)2-4h后， 停止抽真空和攪拌，并保溫1.5-2h，從而得到酰胺類化合物；
[0036] (2)向上述酰胺類化合物的三口燒瓶中加入16.9g的十二烷基苯磺酸，在150°C條 件下繼續(xù)抽真空攪拌反應(yīng)2h，轉(zhuǎn)速為3000r/min，反應(yīng)終止，得到油基鉆井液的稀釋劑。
[0037] 本實施例還提供了上述的稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用，包括以下步驟： 將上述制備得到的稀釋劑按照高密度油基鉆井液體積的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基鉆井 液中，在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min。
[0038] 實施例2
[0039] 本實施例提供了一種油基鉆井液的稀釋劑，制備該稀釋劑的原料組分包括： _酸 2()2g 二乙醇胺 42g
[0040] 氫氧化鉀 lg 十二烷基苯磺酸 16.9g*
[0041] 本實施例還提供了上述稀釋劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0042] (1)稱量202g的油酸、42g的二乙醇胺、lg的氫氧化鉀加入到三口燒瓶中，在真空度 為0.02-0.06的條件下邊抽真空邊攪拌，轉(zhuǎn)速為4000r/min，逐步升溫至150°C，反應(yīng)2-4h后， 停止抽真空和攪拌，并保溫1.5-2h，從而得到酰胺類化合物；
[0043] (2)向上述酰胺類化合物的三口燒瓶中加入16.9g的十二烷基苯磺酸，在150 °C條 件下繼續(xù)抽真空攪拌反應(yīng)4h，轉(zhuǎn)速為4000r/min，反應(yīng)終止，得到油基鉆井液的稀釋劑。
[0044] 本實施例還提供了上述的稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用，包括以下步驟： 將上述制備得到的稀釋劑按照高密度油基鉆井液體積的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基鉆井 液中，在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min。
[0045] 實施例3
[0046] 本實施例提供了一種油基鉆井液的稀釋劑，制備該稀釋劑的原料組分包括： 油酸 202g 二乙醇胺 42g
[0047] 氫氧化鉀 lg 十二烷基苯磺酸 23.35g。
[0048] 本實施例還提供了上述稀釋劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0049] (1)稱量202g的油酸、42g的二乙醇胺、lg的氫氧化鉀加入到三口燒瓶中，在真空度 為0.02-0.06的條件下邊抽真空邊攪拌，轉(zhuǎn)速為3000r/min，逐步升溫至150°C，反應(yīng)2-4h后， 停止抽真空和攪拌，并保溫1.5-2h，從而得到酰胺類化合物；
[0050] (2)向上述酰胺類化合物的三口燒瓶中加入23.35g的十二烷基苯磺酸，在160 °C條 件下繼續(xù)抽真空攪拌反應(yīng)5h，轉(zhuǎn)速為3000r/min，反應(yīng)終止，得到油基鉆井液的稀釋劑。
[0051] 本實施例還提供了上述的稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用，包括以下步驟： 將上述制備得到的稀釋劑按照高密度油基鉆井液體積的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基鉆井 液中，在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min。
[0052] 實施例4
[0053]本實施例提供了一種油基鉆井液的稀釋劑，制備該稀釋劑的原料組分包括： 油酸 9〇g 二乙醇胺 49.8g
[0054] 氫氧化*鉀. lg 十二烷基苯磺酸 20.8g。
[0055] 本實施例還提供了上述稀釋劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0056] (1)稱量90g的油酸、50.2g的二乙醇胺、lg的氫氧化鉀加入到三口燒瓶中，在真空 度為0.02-0.06的條件下邊抽真空邊攪拌，轉(zhuǎn)速為3000r/min，逐步升溫至150°C，反應(yīng)2-4h 后，停止抽真空和攪拌，并保溫1.5-2h，從而得到酰胺類化合物；
[0057] (2)向上述酰胺類化合物的三口燒瓶中加入20.8g的十二烷基苯磺酸，在150°C條 件下繼續(xù)抽真空攪拌反應(yīng)2h，轉(zhuǎn)速為3000r/min，反應(yīng)終止，得到油基鉆井液的稀釋劑。
[0058] 本實施例還提供了上述的稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用，包括以下步驟： 將上述制備得到的稀釋劑按照高密度油基鉆井液體積的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基鉆井 液中，在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min。
[0059] 實施例5
[0060]本實施例提供了一種油基鉆井液的稀釋劑，制備該稀釋劑的原料組分包括： 油酸 90g 二乙醇胺 46g
[0061] 氫氧化鉀 lg 十二烷基苯磺酸： 26g。
[0062]本實施例還提供了上述稀釋劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0063] (1)稱量90g的油酸、46g的二乙醇胺、lg的氫氧化鉀加入到三口燒瓶中，在真空度 為0.02-0.06的條件下邊抽真空邊攪拌，轉(zhuǎn)速為4000r/min，逐步升溫至150°C，反應(yīng)2-4h后， 停止抽真空和攪拌，并保溫1.5-2h，從而得到酰胺類化合物；
[0064] (2)向上述酰胺類化合物的三口燒瓶中加入26g的十二烷基苯磺酸，在150°C條件 下繼續(xù)抽真空攪拌反應(yīng)4h，轉(zhuǎn)速為4000r/min，反應(yīng)終止，得到油基鉆井液的稀釋劑。
[0065] 本實施例還提供了上述的稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用，包括以下步驟： 將上述制備得到的稀釋劑按照高密度油基鉆井液體積的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基鉆井 液中，在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min。
[0066] 實施例6
[0067] 本實施例提供了一種油基鉆井液的稀釋劑，制備該稀釋劑的原料組分包括： 油酸 90g 二乙醇胺 40.2g
[0068] 氫氧化鉀 lg 十二烷基苯磺酸 26g。
[0069] 本實施例還提供了上述稀釋劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0070] (1)稱量90g的油酸、40.2g的二乙醇胺、lg氫氧化鉀加入到三口燒瓶中，在真空度 為0.02-0.06的條件下邊抽真空邊攪拌，轉(zhuǎn)速為3000r/min，逐步升溫至140°C，反應(yīng)2-4h后， 停止抽真空和攪拌，并保溫1.5-2h，從而得到酰胺類化合物；
[0071] (2)向上述酰胺類化合物的三口燒瓶中加入26g的十二烷基苯磺酸，在160°C條件 下繼續(xù)抽真空攪拌反應(yīng)2h，轉(zhuǎn)速為3000r/min，反應(yīng)終止，得到油基鉆井液的稀釋劑。
[0072] 本實施例還提供了上述的稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用，包括以下步驟： 將上述制備得到的稀釋劑按照高密度油基鉆井液體積的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基鉆井 液中，在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min。
[0073 ]實施例7鉆井液的稀釋劑的性能對比測試
[0074] 本實施例是對實施例1-6提供的鉆井液的稀釋劑進(jìn)行性能測試：
[0075] 1、測試對象：
[0076] 空白樣:柴油255mL+20%氯化|丐溶液45mL+6g有機土+12g氧化瀝青+15g氧化|丐，最 后加入重晶石調(diào)節(jié)密度到2.2g/cm3，得到鉆井液；
[0077]對照樣1-6:對照樣1-6分別為上述空白樣鉆井液中分別添加由本發(fā)明實施例1-6 提供的稀釋劑，所述稀釋劑有效含量為所述鉆井液體積的2%。
[0078] 2、測試方法：
[0079] (1)流變性能測試：
[0080] 將上述測試對象的空白樣和對照樣1-6高速攪拌20分鐘后，50°C下測其流變性能 (表觀黏度、塑性黏度及動切力）及破乳電壓(ES)。未加稀釋劑的樣品的600r/min的讀數(shù)記 作為加入稀釋劑的樣品的600r/min的讀數(shù)記作φ_'6〇.ο。_
[0081] 然后將測試對象裝入老化罐中在180 °C下熱滾16小時，冷卻至室溫，移入攪拌罐中 高速攪拌10分鐘，50 °C下測其流變性能、及破乳電壓(ES)
[0082]其中，稀釋率的計算方法如下：
[0084] 流變性能、破乳電壓根據(jù)國標(biāo)GB/T16783.1-2006中規(guī)定的方法測定。測試結(jié)果如 表1:
[0085]表 1
[0087] 根據(jù)與空白樣的實驗對照，可以觀察出加入此稀釋劑后，稀釋劑與主乳化劑復(fù)合 作用，不同的乳化劑分子之間相互作用形成密堆復(fù)合膜，復(fù)合膜比單一膜結(jié)實，強度更大， 降低了界面自由能，固相不易自動聚集，乳化效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)強于單一乳化劑。破乳電壓明顯提 高，高溫高密度油基鉆井液體系的乳化性能明顯增強。在不影響此鉆井液體系的正常使用 的情況下，使表觀粘度與塑形粘度大大降低，提高了體系的流變性能。
[0088] 由表1實驗數(shù)據(jù)可知:使用本發(fā)明實施例提供的稀釋劑的樣品的表觀粘度、塑性粘 度及動切力明顯優(yōu)于不使用稀釋劑的樣品，尤其是使用實施例1和實施例2提供的稀釋劑， 其樣品的表觀粘度、塑性粘度及動切力性能最優(yōu)。
[0089] 綜上所述，本發(fā)明提供的稀釋劑可以和油基之間有很好的相容性，從而能很好地 分散在油基鉆井液中，進(jìn)而降低油基鉆井液的粘度，并且在高溫條件下，此稀釋劑也具有良 好的性能；而且可以有效地降低高密度油基鉆井液的表觀粘度、塑性粘度、動切力，及提高 流變性能，因此能更好地實現(xiàn)了對高密度油基鉆井液流變性的控制，減少井下復(fù)雜情況發(fā) 生。
【主權(quán)項】
1. 一種油基鉆井液的稀釋劑，其特征在于，制備該稀釋劑的原料組分包括： 脂肪酸 80-210重量份 二乙醇胺 30-50重量份 氫氧化鉀： 1-5重量份 十二烷基苯磺酸 15-45重量份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀釋劑，其特征在于，制備該稀釋劑的原料組分包括： 脂肪酸 80-210重量份 二乙醇胺 30-50重量份 氫氧化鉀 1-5重量份 十二烷基苯磺酸 20-40重量份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的稀釋劑，其特征在于，制備該稀釋劑的原料組分包括： 脂肪酸 90重量份 二乙醇胺 42重量份 氫氧化鉀 .1重量份 十二烷基苯磺酸 16,9重量份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的稀釋劑，其特征在于:所述脂肪酸為油酸。5. 權(quán)利要求1-4任意一項所述稀釋劑的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步 驟： 步驟一，將脂肪酸、二乙醇胺、氫氧化鉀混合均勻，在真空度為0.02-0.06的條件下邊抽 真空邊攪拌，逐步升溫至140-160°C，反應(yīng)2-4h后，停止抽真空和攪拌，并保溫1.5-2h，得到 酰胺類化合物； 步驟二，向上述酰胺類化合物中加入十二烷基苯磺酸，在140-160°C條件下繼續(xù)抽真空 攪拌反應(yīng)2-5h，反應(yīng)終止，得到油基鉆井液的稀釋劑； 優(yōu)選地，所述步驟一和步驟二中攪拌速度均為3000-4000r/min。6. 權(quán)利要求1-4任意一項所述的稀釋劑在高密度油基鉆井液中的應(yīng)用。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用包括以下步驟:將所述的稀釋劑按 照高密度油基鉆井液體積的〇.5%-4%注入到高密度油基鉆井液中，在8000-11000r/min的 轉(zhuǎn)速下攪拌20_30min。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:所述高密度油基鉆井液為柴油油包水鉆井 液或白油油包水鉆井液。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于:所述柴油油包水鉆井液中柴油和水的體積 比為 70:30-95:5。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于:所述白油油包水鉆井液中白油和水的體 積比為 70:30-95:5。
【文檔編號】C09K8/36GK105950124SQ201610301358
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】王建華, 王立輝, 楊海軍, 閆麗麗, 張延麗, 李爽, 楊崢, 鄭建龍, 王發(fā)云, 孫明昊, 紀(jì)托, 黃丹超, 可點, 史赫, 李龍
【申請人】中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院