用于油基钻井液的基于多胺和脂肪酸/羧酸的聚酰胺乳化剂的制作方法

专利名称：用于油基钻井液的基于多胺和脂肪酸/羧酸的聚酰胺乳化剂的制作方法
用于油基钻井液的基于多胺和脂肪酸/羧酸的聚酰胺乳化剂技术领域
一般而言本发明涉及用于油基钻井液和泥浆的乳化剂，所述乳化剂基于衍生自 脂肪酸/羧酸和多胺的聚酰胺。本发明还涉及含本发明乳化剂的油基或合成基钻井液以 及使用所述钻井液的钻井方法。
背景技术：
钻井液或泥浆是一种专门设计的流体，在钻井眼时将其经由井眼循环以促进钻 井操作。钻井液能促进钻屑从井眼中排出，冷却和润滑钻头，辅助支撑钻杆和钻头，并 提供静水压头以保持井壁的完整性从而使井喷的可能性最小化。为优化钻井操作，根据 具体地层特征选择特定的钻井液体系。
油基或合成基泥浆，或反相乳液通常用于钻井膨胀或坍塌页岩、盐、石膏、硬 石膏或其它蒸发岩层、含硫化氢地层以及热(高于约300° F)孔，但也可用于其它穿透地 层的孔。这类钻井液通常含有作为连续相的油或合成油或其它合成材料或合成流体(“合 成基”)，也可含有通过乳化分散在连续相中的水从而使得钻井液中不存在明显的水层。 术语“油基泥浆”或“油基或合成基泥浆”通常表示反相油基泥浆乳液或反相乳液。全 油泥浆仅仅含有100体积％的油作为液相，也就是说不存在水性分散相。反相钻井乳液 通常可含有体积比为约50 50 95 5的油相与水相。
钻孔中所用的反相乳液通常含有用作连续相的基油或合成流体；用作分散相 的盐水溶液(典型地为含约30%氯化钙的溶液)；以及用于悬浮、滤失、密度、油润湿、 乳化、过滤和流变性能控制的其它试剂或添加剂。
美国专利7,M7,604 —般地涉及链烷醇酰胺基乳化剂，所述乳化剂由脂肪酸酯和 一元醇或植物或动物油(甘油三酸酯)与链烷醇胺的转酰胺化反应而获得。据称由所述 乳化剂和助表面活性剂制得的油基钻井液具有温度稳定性、对环境无毒、可用于高温高 压(HTHP)井的钻探、完井或修井的性能。
美国专利4,508,6 和4,575,4 公开了衍生自多胺的反相钻井乳液乳化剂。优 选的聚酰胺乳化剂通过首先使多胺与脂肪酸反应以形成酰胺胺，然后将该酰胺胺中间体 与二羧酸(美国专利4,508,628)或三羧酸(美国专利4,575,428)反应而制备。从文献的 公开内容来看其涉及不含烷氧基的短链多胺。
美国专利3,169,113公开了用于油包水型酸性压裂液的乳化剂。所公开的乳化剂 具有两种组分(a)聚亚烷基多胺的部分酰胺的9-18个碳的单羧酸脂肪酸盐，所述多胺 具有2-6个碳的亚烷基和3-5个氨基氮，其中至少2个氨基被9-18个碳的单羧酸脂肪酸 酰胺化，并且其中至少一个未酰胺化的氨基与所述酸成盐，(b)具有2-6个碳的亚烷基和 2-5个氨基氮的亚烷基多胺与9-18个碳的单羧酸脂肪酸的聚酰胺。
美国专利4,501,672公开了用于油基入井液的降滤失添加剂。该添加剂通过将1 摩尔二亚烷基三胺与2摩尔脂肪酸反应而获得。实施例1具体公开了二亚乙基三胺二油酰胺与马来酸酐的桥接。
W089/11516公开了用于钻井液的油基乳化剂，其是1或2摩尔酰胺-胺或羟烷 基酰胺与1 5摩尔二羧酸或酸酐的反应产物。从该文献的第5页起可以清楚看出其涉 及不含烷氧基的短链多胺的应用。
美国专利4,658,036公开了一种反相乳液及其制备方法。乳化剂通过使至少一种 妥尔油脂肪酸与丙烯酸、马来酸酐或富马酸反应，然后与二亚乙基三胺和至少一种妥尔 油脂肪酸反应从而获得该反相乳化剂。
由于一些井场空间有限(如在近海平台上)，以及向井场运输材料的成本增加， 全行业关注并持续需要更有效的和浓缩的钻井液添加剂以及与现有技术钻井液通常所用 的用量相比能以更低量的更少的添加剂调配和维护的钻井液。
发明简述
因此，本发明的一个目的是提供一种钻井液添加剂，其能至少部分满足本领域 的上述要求。
本发明人意外地发现某些衍生自脂肪酸/羧酸的聚酰胺以及任选烷氧基化的聚 酰胺可非常有效地作为用于油基钻井液和泥浆的乳化剂。
因此，本发明的第一方面涉及如所附权利要求所述的聚酰胺化合物。
用于油基泥浆的传统乳化剂通常会在高温和高压条件下降解，这导致油基泥浆 变劣。这要求向泥浆体系投入更多的乳化剂以维持所需的性能，从而大大地增加了体系 的成本。本发明的乳化剂在高温和高压条件下要有效得多，因而降低了体系乳化所需的 乳化剂添加量，从而改进了体系的性能并降低了成本。
本发明的第三方面涉及一种钻井液组合物，其包含油和至少一种所述聚酰胺化 合物。
本发明的第三方面涉及一种所述聚酰胺化合物的制备方法。
本发明的第四方面涉及所述聚酰胺化合物作为油基钻井液乳化剂的用途。
本发明的这些及其它方面将在下文的发明详述部分进一步说明。
发明详述
本发明的聚酰胺衍生自脂肪酸/羧酸以及任选烷氧基化的多胺。它们具有乳化 作用并可制成固体或液体的具有优异性能的浓缩产品。用于油基泥浆的传统乳化剂通常 会在高温和高压条件下降解，这导致油基泥浆变劣。这要求向泥浆体系中加入更多的乳 化剂以维持所需的性能，从而大大地增加了体系的成本。本发明的乳化剂在高温和高压 条件下要有效得多，因而降低了体系乳化所需的乳化剂添加量，从而改进了体系的性能 并降低了成本。
本发明的聚酰胺乳化剂一般可由式(A)表示
Y{0 (CH2) e}a{NX (CH2) e}b{N[C (O) R2] (CH2) e}c{NH (CH2) JdNHZ (A)
其中a为0 5的整数，在另一实施方案中为0 2的整数；b和c各自独立地 选自0 10的整数，条件是b和c不能同时为0 ； d为0 10; e为1 5的整数；Y选 自H、X、-C (O) R1或-C (O) R2; Z选自-C (O)R1或5C，其中R1和R2是直链或支链的饱和或不饱和亚烷基，X是衍生自含C2-Cltl烃基(如烷基和/或亚烷基)单羧酸、二羧酸 或三羧酸或所述酸的混合物的羰基。本领域技术人员应当知晓可使用各种多元羧酸，包括但不限于甲酸、丙烯酸、氨基酸、苹果酸(无水)、琥珀酸、戊二酸、己二酸、乳酸、 柠檬酸及其混合物。
在本发明的实施方案中，a典型地为0 5，如0 2，例如0 1，如1的整数。
b和C典型地各自独立地选自010，如0 4，如0 3的整数，条件是b和C不 能同时为0。
d典型地为0 10，如从0 4。
在每种情况下，典型地，e独立地为1 5，如2 4。
R1和R2相同或不同，选自直链或支链的饱和或不饱和C7 C3tl，如Cltl-C24,如 C16-Q2W烃基，如烷基或烯基。典型地，R1和R2各自为直链烷基或单或多不饱和直链火布^￡ ο
在一个实施方案中，a为0 1 ； b和c各自独立地选自0 3的整数，条件是b 和c不能同时为0 ； d选自0 2 ； e选自2 4 ； R1和R2各自独立地选自直链或支链的 饱和或不饱和C16-Q2烃基。
R1和R2典型地衍生自脂肪酸源。脂肪酸通常具有通式R-COOPi，其中R表示 式A中的R1和/或R2。典型地，R为饱和的(烷基)或单或多不饱和的(烯基)C7_C3Q 的烃基。脂肪酸源包括但不限于椰子、芥菜籽、棕榈、棕榈仁、大豆、牛脂、妥尔油、 油菜籽、红花、葵花及其混合物。脂肪酸源，如植物的或动物源通常各自能提供不同长 度的脂肪酸混合物。在本发明的实施方案中，所述脂肪酸源选自妥尔油、油菜籽、芥菜 籽及其混合物。
衍生R1和R2的脂肪酸R-COOH包括但不限于辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、 棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸、二十四烷酸、亚麻酸、硬脂四烯酸、 二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、花生四烯酸、油酸、反油酸、芥酸和神经酸。
妥尔油或油菜籽脂肪酸是特别优选的用于本发明聚酰胺乳化剂制备方法中的脂 肪酸源。
来源于妥尔油的脂肪酸包括但不限于棕榈酸、油酸和亚油酸；来源于菜子油的 脂肪酸包括但不限于芥酸。
在另一个实施方案中，本发明的聚酰胺乳化剂由下式表示
H{OCH2CH2}a{N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-
{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1
其中，R1和R2各自独立地选自直链或支链的饱和或不饱和烃基。在另一个实 施方案中，R1和R2各自独立地选自直链或支链的饱和或不饱和Cltl-Q4W烃基。如上所 述，R1和R2可衍生自脂肪酸源如妥尔油、油菜籽、芥菜籽和/或其混合物等。在该实 施方案中，通式(A)的X取代基是衍生自柠檬酸的羰基，这可从上式中清楚地看出。
在另一个实施方案中，本发明的聚酰胺乳化剂选自一种或多种下式所示的聚酰 胺
H(OCH2CH2) {N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-
{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1
其中R1 = R2 =衍生自妥尔油的C17烃基，b为O 4，c为O 4，条件是b和c不能同时为0，d是0 4;在另一个实施方案中，b为0 3，C为0 3，条件是b和 c不能同时为0，条件是b和c不能同时为0，d是0或2;
H(OCH2CH2) {N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-
{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1
其中R1 = R2 =衍生自芥酸的C21烃基，b为O 4，c为O 4，条件是b和C 不能同时为0，d是O 4;在另一个实施方案中，b为O 3，C为O 3，条件是b和 c不能同时为0，d是O或2;
H(OCH2CH2) {N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-
{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1
其中R1 = R2 =衍生自油酸的C17烃基；b为O 4，c为O 4，条件是b和C 不能同时为0，d是O 4;在另一个实施方案中，b为O 3，C为O 3，条件是b和 c不能同时为0，d是O或2;
H(OCH2CH2) {N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-
{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1
其中R1 = R2 =衍生自大豆油的C17烃基，例如所述烃基衍生自α -亚麻酸；b 为O 4，c为O 4，条件是b和c不能同时为0，d是O 4;在另一个实施方案中， b为O 3，c为O 3，条件是b和c不能同时为0，d是O或2;
R3C (O) {OCH2CH2}{N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-
{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1
其中R1 = R2 = R3 =衍生自妥尔油的C17烃基，例如所述烃基衍生自油酸和/或 亚油酸；b为O 4，c为O 4，条件是b和c不能同时为0，d是O 4;在另一个实 施方案中，b为O 3，c为O 3，条件是b和c不能同时为0，d是O或2;以及
R3C (O) {OCH2CH2}{N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-
{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1
其中R1 = R2 = R3 =衍生自芥酸的C17烃基；b为O 4，c为O 4，条件是b 和c不能同时为0，d是O 4;在另一个实施方案中，b为O 3，c为O 3，单b和 c不能同时为0，d是O或2。
本发明的乳化剂在低剂量使用时非常有效，当用于典型的油基钻井液调配物中 时，可提供在老化前后具有高电稳定性和优异的流变性能的钻井液。此外，不必为活化 本发明的乳化剂而向泥浆体系中添加石灰，即本发明的乳化剂能在不使用石灰的情况下 应用。在一个实施方案中，本发明的乳化剂不含石灰。本发明的乳化剂在高温和高压下 以相对低的剂量使用时，还具有低流体损耗(滤失性能)，不需要使用其它流体损耗或降 滤失添加剂。
本发明的聚酰胺乳化剂一般由脂肪酸⑴和任选烷氧基化的多胺(II)之间的缩 合反应制备。所述脂肪酸和任选烷氧基化的多胺以获得任选烷氧基化的酰胺胺中间产物 (III)的比例进行反应，其中使任选烷氧基化的多胺(II)中1当量的伯胺和仲胺(N-H键) 与脂肪酸⑴中的0.2 2.0当量的羧酸反应。优选的比例为0.3 1.5当量的羧酸，最 优选的为0.4 1当量。然后，使任选烷氧基化的酰胺胺中间产物(III)中的1当量N-H 键进一步与含C2-Cltl烷基/亚烷基的单羧酸、二羧酸或三羧酸中的0.01 2.0当量的羧7酸反应，或与所述羧酸混合物在0.01 2.0羧酸当量下反应，在另一个实施方案中，与约 0.2 1.5当量的羧酸反应，从而获得本发明的任选烷氧基化的聚酰胺乳化剂(V)。任选 烷氧基化的多胺/聚酰胺等是指多胺/聚酰胺等可为烷氧基化的或未烷氧基化的。至于 上述式A，如果a不为0，则该聚酰胺化合物是烷氧基化的。下述反应中以柠檬酸(IV) 为例
H{0CH2CH2}a[NHCH2CH2]fNH2+R-C02H — H{OCH2CH2}a{NC (O) _
R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}gNHC (O) R1
(I)(II)(III)
H{OCH2CH2}a{NC (O) R2CH2CH2}c(NHCH2CH2)gNHC (O) R1+
(III)
HCO2CH2C (OH) (CO2H) CH2CO2H —
(IV)
H{OCH2CH2}a{N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b{NC (O) R2
CH2CH2}c{NHCH2CH2}d NHC (O) R1
(V)
制备反应中可用的脂肪酸(II)通常选自式R-C (O) OH的脂肪酸，其中R是饱和 或不饱和的、支链或直链的、取代或未取代的具有7 30个碳原子的烃基。
在上述方法中可用的多胺包括但不限于下式表示的那些
H{0 (CH2)e}a[NH (CH2) JfNH2 其中 a = 0 或 l;e = 2 或 3，f=l 4。
用于上述方法的那些多胺的例子为烷氧基化的多胺、烷氧基化的脂肪族多胺、 烷氧基化的二胺，包括单或二烷基对称或非对称的乙烯二胺、烷氧基化的丙二胺、类似 于上述的多胺及其混合物和组合。适当的商品化烷氧基化多胺有，例如Berolamine 10 和 Berolamine 20。Berolamine 20 是约 55% 的乙烯多胺(TETA、TEPA、PEHA 和更高级 的多胺的同分异构体)和约45%的多亚烷基多胺的N-乙醇衍生物的混合物，可由Akzo NobelFunctional Chemicals bv 购得。
本领域技术人员应知晓在所述方法中可采用各种单和多元羧酸，包括但不限于 甲酸、丙烯酸、氨基酸、苹果酸(无水)、琥珀酸、戊二酸、己二酸、乳酸、柠檬酸等及 其混合物。在一个实施方案中，选择柠檬酸作为所述羧酸。
在反应的第一步中，使Berolamine 20中1当量的伯胺和仲胺(N_H键)与妥尔 油或菜子油脂肪酸中0.2 2.0当量的羧酸反应以形成中间产物。优选的比例是0.3 0.9 当量的羧酸，最优选为0.4 0.8当量。在第二步中，使中间产物中1当量的N-H键与 柠檬酸中0.5 2.0当量的羧酸反应。更优选为柠檬酸中0.75 1.5当量的羧酸。
第一步的反应温度通常为150°C 175°C，优选为约165°C，通常反应约2 10 小时直至酸减少至小于约< 0.2meq/g。第二步通常在50 150°C的温度下进行2 3小 时直至胺值降至低于约0.5meq/g且酸值小于1.5meq/g。为了获得更低的粘度和更好的混 合性能，在第二步反应过程中使用少量矿物油基溶剂。在该反应的两个步骤中都不需要 使用催化剂。
上述反应的副产物包括但不限于所用脂肪酸和/或羧酸(如柠檬酸)与烷氧基化 的多胺(聚酰胺)的酯以及咪唑啉等。
本发明的乳化剂通常与基油(柴油或矿物油或聚烯烃)以及多元醇或多元醇醚基 添加剂一起调配以调节活性和流动性，特别是低温下的活性和流动性。这些添加剂包括但不限于乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇、乙二醇单丁醚、二甘醇单丁醚、三甘醇 单丁醚等。
本发明的乳化剂是用于油基或合成基钻井液的优异的添加剂，能提高乳化效 果，改进电稳定性和流体损耗控制，与现有技术事先已知的钻井液添加剂相比能采用少 得多的体积的添加剂。在典型地为现有技术乳化剂乳化油基或合成基钻井液通常所需的 用量的约1/3添加量下，本发明的乳化剂能获得令人满意的乳化效果。通常对于乳化效 果而言，每桶钻井液中添加三磅至约五磅本发明的乳化剂是有效的。甚至更低的用量也 能提高钻井液的电稳定性和流体损耗控制性，即使已经用其它乳化剂乳化。
典型地，在钻井液组合物中使用约0.2 4wt%的本发明的聚酰胺化合物，在另 一个实施方案中用量为约0.3 3wt%。含本发明乳化剂的典型的油基钻井液是基于油 (柴油或矿物油或聚烯烃)的，也可含有诸如有机粘土、盐水、加重剂、石灰、分散剂、 稳定剂和重晶石的组分。其它组分是本领域技术人员所熟知的。
本发明的乳化剂是高活性的，据信在所有或几乎所有已知的用于钻井液的合成 基和油基体系中都有效。本发明的乳化剂也可赋予钻井液更高的粘度，因而优选在加入 任何加重剂之前加入到基础钻井液中。
本发明的乳化剂在高温和高压下能有效地发挥作用，并且即使在没有降滤失添 加剂时在高达约500° F的温度下仍然稳定，在存在降滤失添加剂时在高达约500° F也 是稳定的。在乳化剂包中与本发明的产物一起加入润湿剂可提高钻井液在某些基油中的 油浸润性能，但在其它基油中则不需要。润湿剂也可在高达300° F的温度下提高流变 稳定性并进一步提高某些钻井液体系的性能。
本发明的钻井液组合物通常含有至少一种油基或合成基钻井油。这种钻井油是 油基泥浆，并且是本领域技术人员所熟知的。本发明的钻井液组合物还优选含有盐水。 在多数情况下，采用钠、钙和/或镁盐水。
本发明的方法包括将本发明的聚酰胺乳化剂添加至油基或合成基钻井液中或在 地层钻孔过程中采用含有本发明聚酰胺乳化剂的钻井液。在另一个实施方案中，本发明 的方法包括将本发明的聚酰胺乳化剂添加至油基或合成基钻井液中以促进钻井液的乳化 或反相乳液的形成。本发明还涉及一种提高钻井时的钻进速度的方法，其包括在将与 钻孔底部接触的下端处具有旋转钻头的一串钻杆进行旋转的同时，使本发明的钻井液组 合物在钻孔中进行循环，从而促进由钻头形成的钻屑从钻孔中排出，润滑钻头，排出热 量并稳定井孔。
本发明的油基或合成基钻井液还可含有一种或多种本领域技术人员已知的不同 的任选成分。这种任选成分包括但不限于有机粘土、滤失控制剂、流变改性剂、润湿 剂、石灰、盐水、分散剂、稳定剂、重晶石等。
流变性能(塑性粘度、屈服点和胶凝强度)以及滤失性能是钻井液两个最重要的 属性。适当的塑性粘度表明钻井液能够快速钻孔，这是因为钻头处排出的钻井液具有适 当的粘度。屈服点用于评价钻井液将钻屑从环形套管中提升出来的能力。本发明的乳化 剂赋予钻井液更好的乳液稳定性，因而赋予钻井液在高温和高压条件下更好控制的流变性能。流体损耗是指钻孔时钻井液的液相向地层基体渗漏。所造成的固体物质或滤饼的 积聚可能不是所期望的，同样滤出液经地层渗透也可能不是所期望的。通过在高温高压 条件下用本发明的乳化剂提高钻井液乳液稳定性可显著降低流体损耗，因此本发明的化 合物可用于降低钻井液的损耗。此外，电稳定性和污染物耐受性也是钻井液非常重要的 性能，这两种性能与钻井液的乳液稳定性密切相关。
现在将通过下文的非限制性实施例对本发明钻井液的工作性能进行举例说明。
实施例1乳化剂的制备
在N2下，在装有迪安-斯达克榻分水器的2L的5颈烧瓶中加入1084.2gCentury D-I (购自 Arizona Chemicals)和 248.8g Berolamine 20 (Akzo NobelChemicals)。在 N2 喷扫下将该混合物加热至165°C，加热8小时。蒸馏出总计55.8g水，试样具有0.126meq/ g的残余酸(目标《0.15或5% )和1.874meq/g的游离胺。在向该中间产物中加入400. ODC油MasolNorthAmerica)后(使固含量为80% )，将该混合物加热至 U6°C，并加 入356. 柠檬酸。在130°C下保持反应2.3小时，收集到^Jg水。在N2喷扫下将反 应产物进一步在140°C下加热5小时，其间又产生了 MJg水。测得最终产物的酸值为 0.589meq/g，胺值为 0.453meq/g。
实施例2
表1含Berolamine BA-20的乳化剂1 5的制备与分析结果
乳化剂1乳化剂2乳化剂3乳化剂4乳化剂5脂肪酸类 型妥尔油 脂肪酸1妥尔油 脂肪酸1Century Dl2(妥乐 油脂肪酸)Nouracid RE093(高芥酸 菜子酸)Nouracid RE073(纯 芥酸)羧酸类型柠檬酸丙烯酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸最终产物 的腰含量 (meq/g)0.3861.280.4530.6220.306最终产物 的酸含量 (meq/g)0.3870.670.5891.210.301
1 商购的低松香TOFA ； 2 购自Arizona Chemicals, 美国；3 购自 OleonGmbH，德国。
实施例3本发明钻井液的制备
下列非限制性实施例中所用的柴油基钻井液通过将20 30wt%的基油O号柴 油，或矿物油，或合成的α-烯烃或内烯烃)、0.3 3wt%的乳化剂、0.3 lwt%的有机 粘土、5 15wt%的CaCl2溶液(25wt%活性)和50 70wt%重晶石(最大尺寸200微 米)在7000 12000rpm下，在典型的实验室钻井液混合器中混合30 90分钟而制备。 在钻井液制备时没有采用降滤失添加剂或任何其它添加剂。
实施例4钻井液工作件能的测量
钻井液的流变性能测试是采用具有Rl-Bl同心圆筒的Farai 35A粘度计在120° F 下进行的。在600rpm(DRl)下测量粘度后，再在300 (DR2)、200、100、6和3rpm下测钻井液中乳化剂3的wt%
实施例6
表2含乳化剂的柴油基钻井液(油水比80/20)
在300° F/100psi老化16小时前的HTHP性能
量，根据下式计算塑性粘度和屈服点
塑性粘度(PV)= DR1-DR2
屈服点(YP)= 2DR2-DR1
将钻井液静置一段时间(10秒和10分钟)后，测量3rpm的粘度的钻井液胶凝强度，单位cP。
根据 American Petroleum Institute (API) Recommended Practice 13B (RP 13B),第 12 版(09/01/1988)，3.4 节的 High-Temperature/High-Pressure Filtration Test,第 11-13 页 测量钻井液流体损耗性能。
采用OFI Testing Equipment(休斯顿，德克萨斯州)乳液稳定性测量计，采用标准程序测量钻井液乳液稳定性。
工作性能测试的结果见实施例5-11、

图1-2和表2-6。
实施例5
图1含乳化剂3且不含滤失控制添加剂的柴油基钻井液(油水比80/20)
在300° F/IOOpsi下老化16小时后的HTHP流体损耗
权利要求
1.一种式(A)的化合物Y{0 (CH2)丄{NX (CH2) e}b{N[C (O) R2] (CH2) e}c{NH (CH2) JdNHZ (A)其中a为0 5的整数，b和c各自独立地选自0 10的整数，条件是b和c不能同 时为0，d是0 10的整数，e是1 5的整数，Y选自H、X、-C(O)R1或-C(O)R2，Z选自-C (O) R1或X，其中R1和R2是具有7 30个碳原子的直链或支链的饱和或不饱 和烃基，X是衍生自含C2-Cltl烃链的酸的羰基，所述酸选自单羧酸、二羧酸、三羧酸及 其混合物。
2.根据权利要求1的化合物，其中R1和R2衍生自脂肪酸源，其中所述脂肪酸源选自 椰子、芥菜籽、棕榈、棕榈仁、大豆、牛脂、妥尔油、油菜籽及其混合物。
3.根据权利要求1或2的化合物，其中X是衍生自羧酸的羰基，所述羧酸选自甲酸、 丙烯酸、氨基酸、苹果酸(无水)、琥珀酸、戊二酸、己二酸、乳酸、柠檬酸及其混合 物。
4.根据前述任一项权利要求的化合物，其中所述化合物是下式烷氧基化的聚酰胺H{OCH2CH2}a{N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-{N[C (O) R2]CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1其中R1和R2各自独立地选自直链或支链的饱和或不饱和Cltl-C24烃基。
5.根据权利要求1 3中任一项的化合物，其具有下式结构H(OCH2CH2) {N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1其中，R1 = R2并选自衍生自妥尔油的C17烃基、衍生自芥酸的C21烃基、衍生自油 酸的C17烃基、衍生自大豆油的C17烃基；b为O 4; c为O 4，条件是b和c不能同 时为O ； d是O或2。
6.根据权利要求1 3中任一项的化合物，其具有下式结构R3C (O) {OCH2CH2}{N[C (O) CH2C (OH) (CO2H) CH2C02H]CH2CH2}b-{NC (O) R2CH2CH2}c{NHCH2CH2}dNHC (O) R1其中，R1 = R2 = R3并选自衍生自妥尔油的C17烃基和衍生自芥酸的C21烃基；b为 O 4; c为O 4，条件是b和c不能同时为O ； d是O或2。
7.一种钻井液组合物，其包含至少一种油和至少一种权利要求1 6中任一项所述的 聚酰胺化合物。
8.根据权利要求7的组合物，其中所述组合物包含基于所述组合物总重为0.5 4wt%的所述至少一种聚酰胺。
9.一种制备权利要求1的聚酰胺化合物的方法，所述方法包括使脂肪酸与多胺反应以 形成酰胺胺中间产物，然后进一步使所述酰胺胺中间产物与含C2-Cltl烃基的C2-Cltl单羧 酸、二羧酸或三羧酸或所述酸的混合物反应以获得所述聚酰胺化合物。
10.根据权利要求9的方法，其中所述脂肪酸与所述胺的摩尔比为约0.1 1 约 10 1，所述酰胺胺中间产物与含C2-Cltl烷基/亚烷基的所述单羧酸、二羧酸或三羧酸的 摩尔比为约0.2 1 5 1。
11.根据权利要求9的方法，其中所述脂肪酸为下式化合物R-C (O) OH其中，R是具有7 30个碳原子的饱和或不饱和的、支链或直链的、取代或未取代 的烃基，所述烷氧基化的多胺为下式化合物H{0 (CH2) e}a[NH (CH2) JfNH2其中a为0或1，e为2或3，且f为1 4。
12.根据权利要求9的方法，其中所述多羧酸选自甲酸、丙烯酸、氨基酸、苹果酸 (无水)、琥珀酸、戊二酸、己二酸、乳酸、柠檬酸及其混合物。
13.根据权利要求9的方法，其中在第一步中使所述脂肪酸与所述烷氧基化的多胺以 约0.2 1 约2 1的当量比在约150°C 175°C的温度下反应，直至所述酸减少到低 于约<0.2meq/g以获得所述多胺中间产物；在第二步中，使所述多胺中间产物与所述羧 酸以约0.1 1 1 1的当量比在约50°C 150°C的温度下反应，直至胺值降至低于约 0.5meq/g且酸值低于约l.5meq/g。
14.权利要求1的化合物或可由权利要求9的方法获得的化合物作为用于油基钻井液 组合物的乳化剂的用途。
15.根据权利要求14的用途，用于降低钻井液组合物的损耗。
全文摘要
本发明涉及用于油基钻井液和泥浆的乳化剂，所述油基钻井液和泥浆包含基于聚酰胺的乳化剂，所述聚酰胺衍生自脂肪酸/羧酸以及任选烷氧基化的多胺。本发明还涉及含有本发明的乳化剂的油基或合成基钻井液以及使用所述钻井液的钻井方法。
文档编号C08G73/02GK102027092SQ200980117528
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月15日
发明者A·D·詹姆士, D·S·斯泰肯, J·B·斯特利, T·W·希默尔, 俞铧 申请人:阿克佐诺贝尔股份有限公司