一種抗高溫油基鉆井液用乳化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抗高溫油基鉆井液用乳化劑，所述乳化劑主要由如下重量份成分制備得到：脂肪酸500～700份、四乙烯五胺70～120份、二甲苯50-100份和白油200～300份；其中所述白油優(yōu)選3#白油。本發(fā)明的乳化劑適用于溫度在220℃以下、密度在0.9～2.2g/cm3、油水比在70:30～90:10范圍內(nèi)的柴油和白油基鉆井液體系，解決乳化劑在鉆井液體系中高溫降解，導(dǎo)致的鉆井液體系破乳、流變性變差和重晶石沉降等問題。
【專利說明】一種抗高溫油基鉆井液用乳化劑及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及深井超深井石油資源勘探與開發(fā)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說，是涉及一種抗 高溫油基鉆井液用乳化劑及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國石油勘探開發(fā)的日益深入，鉆井施工中所面臨的技術(shù)難點(diǎn)與復(fù)雜情況越 來越多，例如鉆高溫高壓深井、大斜度定向井、大位移水平井和超強(qiáng)水敏地層等各種復(fù)雜地 層井。油基鉆井液具有一些水基鉆井液無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如高溫穩(wěn)定、滲透率恢復(fù)值高、潤 滑性好、油層損害小、有良好的井壁穩(wěn)定和頁巖抑制性，密度適應(yīng)范圍廣，高密度下性能穩(wěn) 定，可大副降低在復(fù)雜地層鉆井過程中的井下復(fù)雜情況，并且鉆井液可回收和反復(fù)使用，能 夠較好控制鉆井液成本和鉆井綜合成本，等等。油基鉆井液的優(yōu)越特性使得它能很好地解 決目前鉆井施工中出現(xiàn)的復(fù)雜問題。因此，近些年油基鉆井液技術(shù)在頁巖氣井與高溫高壓 深井的開發(fā)中得到廣泛的研究與應(yīng)用，取得了一些成果。但是相較國外，國內(nèi)油基鉆井液技 術(shù)在關(guān)鍵處理劑研發(fā)應(yīng)用上還存在一定差距。乳化劑是油基鉆井液關(guān)鍵處理劑中的核心處 理劑，近些年國內(nèi)對乳化劑進(jìn)行了較多的研究，也取得了一些成果，然而乳化劑的耐高溫性 較差，在180°C以上易受熱分解失去作用，造成油基鉆井液體系的電穩(wěn)定性大幅度下降，重 晶石沉淀，嚴(yán)重影響體系的整體性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種抗高溫油基鉆井液用乳化劑；本發(fā)明的乳化劑能 夠提商油基鉆井液體系的商溫乳化穩(wěn)定性能，解決鉆探深井超深井過程中由于乳化劑商溫 分解造成的鉆井液體系破乳、流變性異常和重晶石沉降等問題。
[0004] 本發(fā)明的另一目的在于提供所述抗高溫油基鉆井液用乳化劑的制備方法；
[0005] 本發(fā)明的又一目的在于提供所述抗高溫油基鉆井液用乳化劑在提高油基鉆井液 體系的高溫乳化穩(wěn)定性中的應(yīng)用。
[0006] 為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種抗高溫油基鉆井液用乳化劑，所述乳化 劑主要由如下重量份成分制備得到：脂肪酸500?700份、四乙烯五胺50?150份、二甲苯 50-100份和白油200?300份。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明所述的乳化劑，所述脂肪酸為碳原子數(shù)為12?22的有機(jī)羧酸。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明所述的乳化劑，所述脂肪酸進(jìn)一步優(yōu)選為月桂酸、牛脂基脂肪酸、妥爾 油脂肪酸、椰油酸、大豆油酸、棕櫚酸、鯨油脂肪酸、亞麻油脂肪酸和菜籽油脂肪酸中的一種 或兩種以上的組合。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明所述的乳化劑，所述白油可以為現(xiàn)有市售任何的白油，其中本發(fā)明優(yōu) 選的是運(yùn)動(dòng)粘度（40°C測定）在1. 7?3. 3mm2/s范圍的白油；
[0010] 其中本發(fā)明更優(yōu)選的是3#白油。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明前面任意所述的乳化劑，所述乳化劑由包括如下步驟的方法制備得 至IJ :將脂肪酸、四乙烯五胺和二甲苯依次加入到反應(yīng)容器中，攪拌下加熱反應(yīng)；反應(yīng)完畢， 降溫，加入3#白油，攪拌均勻后，出料得到所述乳化劑。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明所述的乳化劑，所述加熱反應(yīng)為加熱升溫至150-200°c進(jìn)行反應(yīng)，再將 反應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C進(jìn)行反應(yīng)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明所述的乳化劑，其中進(jìn)一步優(yōu)選所述加熱反應(yīng)為加熱升溫至 150-200°C，反應(yīng)3-6小時(shí)；再將反應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C，直至不再產(chǎn)生水蒸氣即為 終點(diǎn)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所述的乳化劑，其中將反應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C后優(yōu)選反應(yīng) 4-8小時(shí)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明所述的乳化劑，所述降溫為降溫至80°C。
[0016] 另一方面，本發(fā)明還提供了前面任意所述抗高溫油基鉆井液用乳化劑的制備方 法，所述方法包括：將脂肪酸、四乙烯五胺和二甲苯依次加入到反應(yīng)容器中，攪拌下加熱反 應(yīng)；反應(yīng)完畢，降溫，加入3 #白油，攪拌均勻后，出料得到所述乳化劑。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，所述加熱反應(yīng)為加熱升溫至150-200°c進(jìn)行反應(yīng)，再將反 應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C進(jìn)行反應(yīng)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中進(jìn)一步優(yōu)選所述加熱反應(yīng)為加熱升溫至150-200°c， 反應(yīng)3-6小時(shí)；再將反應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C，直至不再產(chǎn)生水蒸氣即為終點(diǎn)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述的乳化劑，其中將反應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C后優(yōu)選反應(yīng) 4-8小時(shí)。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，所述降溫為降溫至80°C。
[0021] 又一方面，本發(fā)明還提供了前面任意所述抗高溫油基鉆井液用乳化劑在提高油基 鉆井液體系的高溫乳化穩(wěn)定性中的應(yīng)用。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用，其中優(yōu)選所述油基鉆井液為柴油和白油基鉆井液。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用，其中更優(yōu)選所述油基鉆井液為溫度在220°C以下、密度在 0. 9?2. 2g/cm3、油水比在70:30?90:10范圍內(nèi)的柴油和白油基鉆井液。
[0024] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種抗高溫油基鉆井液用乳化劑及其制備方法和應(yīng)用。 本發(fā)明的乳化劑適用于溫度在220°C以下、密度在0. 9?2. 2g/cm3、油水比在70:30?90:10 范圍內(nèi)的柴油和白油基鉆井液體系，解決乳化劑在鉆井液體系中高溫降解，導(dǎo)致的鉆井液 體系破乳、流變性變差和重晶石沉降等問題。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施過程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱 讀者更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)，不作為對本案可實(shí)施范圍的限定。
[0026] 主要設(shè)備：具有加熱、攪拌、冷卻系統(tǒng)的不銹鋼反應(yīng)釜。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 首先將600份大豆油酸、100份四乙烯五胺和60份二甲苯依次加入到不銹鋼反應(yīng) 釜中，在不斷攪拌的情況下，加熱升溫至170°C，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢，將反應(yīng)釜加熱升溫 至250°C，反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)完畢，降溫至80°C，加入200份3 #白油，攪拌均勻后，出料既得 成品。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 首先將600份妥爾油酸、80份四乙烯五胺和50份二甲苯依次加入到不銹鋼反應(yīng)釜 中，在不斷攪拌的情況下，加熱升溫至170°C，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢，將反應(yīng)釜加熱升溫至 250°C，反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)完畢，降溫至80°C，加入200份3 #白油，攪拌均勻后，出料既得成 品。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] 首先將600份椰油酸、120份四乙烯五胺和60份二甲苯依次加入到不銹鋼反應(yīng)釜 中，在不斷攪拌的情況下，加熱升溫至170°C，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢，將反應(yīng)釜加熱升溫至 250°C，反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)完畢，降溫至80°C，加入200份3 #白油，攪拌均勻后，出料既得成 品。
[0033] 實(shí)施例4
[0034] 首先將600份鯨油脂肪酸、60份四乙烯五胺和80份二甲苯依次加入到不銹鋼反應(yīng) 釜中，在不斷攪拌的情況下，加熱升溫至170°C，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢，將反應(yīng)釜加熱升溫 至250°C，反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)完畢，降溫至80°C，加入200份3 #白油，攪拌均勻后，出料既得 成品。
[0035] 實(shí)施例5
[0036] 首先將600份月桂酸、140份四乙烯五胺和20份二甲苯依次加入到不銹鋼反應(yīng)釜 中，在不斷攪拌的情況下，加熱升溫至170°C，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢，將反應(yīng)釜加熱升溫至 250°C，反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)完畢，降溫至80°C，加入300份3 #白油，攪拌均勻后，出料既得成 品。
[0037] 利用本發(fā)明的抗高溫油基鉆井液用咪唑啉乳化劑配制了不同密度和油水比的白 油基鉆井液，在不同溫度下對其性能進(jìn)行測定。
[0038] 應(yīng)用例1
[0039] 實(shí)驗(yàn)配方：70份5#白油+30份CaCl2水溶液（濃度20 % ) +4份乳化劑-實(shí)施例 1+2份有機(jī)土 +4份降濾失劑+2份氧化鈣+重晶石。

【權(quán)利要求】
1. 一種抗高溫油基鉆井液用乳化劑，其特征在于，所述乳化劑主要由如下重量份成分 制備得到：脂肪酸500?700份、四乙烯五胺70?120份、二甲苯50-100份和白油200? 300份；其中所述白油優(yōu)選為運(yùn)動(dòng)粘度在1. 7?3. 3mm2/s范圍的白油；其中更優(yōu)選為3#白 油。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化劑，其特征在于，所述脂肪酸為碳原子數(shù)為12?22的有 機(jī)羧酸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳化劑，其特征在于，所述脂肪酸為月桂酸、牛脂基脂肪酸、 妥爾油脂肪酸、椰油酸、大豆油酸、棕櫚酸、鯨油脂肪酸、亞麻油脂肪酸和菜籽油脂肪酸中的 一種或兩種以上的組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3任意一項(xiàng)所述的乳化劑，其特征在于，所述乳化劑由包括如下步 驟的方法制備得到：將脂肪酸、四乙烯五胺和二甲苯依次加入到反應(yīng)容器中，攪拌下加熱反 應(yīng)；反應(yīng)完畢，降溫，加入3#白油，攪拌均勻后，出料得到所述乳化劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的乳化劑，其特征在于，所述加熱反應(yīng)為加熱升溫至150-200°C 進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C進(jìn)行反應(yīng)；其中優(yōu)選為加熱升溫至 150-200°C，反應(yīng)3-6小時(shí)；再將反應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C，反應(yīng)直至不再產(chǎn)生水蒸氣 即為終點(diǎn)；其中優(yōu)選反應(yīng)4-8小時(shí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的乳化劑，其特征在于，所述降溫為降溫至60?80°C。
7. 權(quán)利要求1?6任意一項(xiàng)所述抗高溫油基鉆井液用乳化劑的制備方法，其特征在于， 所述方法包括：將脂肪酸、四乙烯五胺和二甲苯依次加入到反應(yīng)容器中，攪拌下加熱反應(yīng)； 反應(yīng)完畢，降溫，加入3#白油，攪拌均勻后，出料得到所述乳化劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述加熱反應(yīng)為加熱升溫至150-200°C 進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)容器加熱升溫至220-250 °C進(jìn)行反應(yīng)；其中優(yōu)選為加熱升溫至 150-200°C，反應(yīng)3-6小時(shí)；再將反應(yīng)容器加熱升溫至220-250°C，直至不再產(chǎn)生水蒸氣即為 終點(diǎn)；其中優(yōu)選反應(yīng)4-8小時(shí)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述降溫為降溫至80°C。
10. 權(quán)利要求1?6任意一項(xiàng)所述抗高溫油基鉆井液用乳化劑在提高油基鉆井液體系 的高溫乳化穩(wěn)定性中的應(yīng)用；其中優(yōu)選所述油基鉆井液為柴油和白油基鉆井液；其中更優(yōu) 選所述油基鉆井液為溫度在220°C以下、密度在0. 9?2. 2g/cm3、油水比在70:30?90:10 范圍內(nèi)的柴油和白油基鉆井液。
【文檔編號】C09K8/32GK104403646SQ201410575264
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】王茂功, 孫舉, 楊海軍, 李英敏, 王建華, 沈艷清, 張延麗 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