主乳化剂及其制备方法以及乳化剂组合物及其应用和油基钻井液的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种主乳化剂、一种主乳化剂的制备方法、由该方法制备得到的主乳 化剂、一种乳化剂组合物、所述主乳化剂或乳化剂组合物作为钻井液乳化剂的应用以及一 种油基钻井液。
【背景技术】
[0002] 随着石油行业的发展，目前深层油气资源已成为我国的战略接替能源，更是目前 和未来油气增储上的重点。近年来随着深井和超深井钻井数量的增多，对钻井液抗温性提 出了更高的要求。一般水基钻井液已不能满足现场要求。而油基钻井液具有抗高温性的优 点逐渐受到重视，并开始大量投入应用。
[0003] 油基钻井液通常使用柴油或者低毒矿物油作为基液，是一种以盐水作为非连续 相、在一定温度下搅拌后形成的具有油类性质的乳化钻井液，国外通常将这种钻井液称为 逆乳化钻井液。一般情况下，油在油包水钻井液中比例都会大于70%，所以常简称这种油 包水钻井液为油基钻井液。由于外相为油相，油基钻井液具有很强的抑制性能，可以稳定井 壁、防止坍塌，对油气层特别是水敏地层有很好的保护性能。同时油基钻井液有很好的抗高 温性能和润滑性能，适用于深井大斜度井钻探。相对水基钻井液，油基钻井液有更好的抑制 性能和抗尚温性能。同时油基钻井液也有一些缺点，比如配制成本尚、对环境造成不利影响 等。油基钻井液一个主要的维护难点在于保持乳状液的稳定性，在钻井过程中始终存在乳 化失效的危险，特别是在钻深热井时，高温作用使乳状液更容易失去稳定性。其中，乳化剂 是配制油基钻井液体系的关键组分，是确保乳状液体系中分散相的分散度以及较长期保持 稳定的决定因素。性能好的主乳化剂不仅能够增强油基钻井液的抗温性，在高温条件下具 有更好的电稳定性，体系具有更好的携岩能力，而且还能够大大减少钻井事故，提高钻井效 率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种新的主乳化剂、一种主乳化剂的制备方法、由该方法制 备得到的主乳化剂、一种乳化剂组合物、所述主乳化剂或乳化剂组合物作为钻井液乳化剂 的应用以及一种油基钻井液。
[0005] 具体地，本发明提供的主乳化剂含有酰胺类化合物和脂肪酸类化合物，所述酰胺 类化合物含有至少一个酰胺基团、至少一个不饱和双键以及至少一个包括14-30个碳原子 的烃基，所述脂肪酸类化合物包括20-80个碳原子。
[0006] 本发明提供的主乳化剂的制备方法包括以下步骤：
[0007] (1)将多胺化合物和第一不饱和脂肪酸进行第一酰胺化反应，并将得到的所述第 一酰胺化反应的产物与酸酐和/或多元羧酸进行第二酰胺化反应，得到组分A ;
[0008] (2)在150_180°C下，将第二不饱和脂肪酸以及不饱和酸酐和/或不饱和多元羧酸 反应3-5小时，得到组分B ;
[0009] (3)在60-80°C下，将所述组分A和组分B混合2-4小时；
[0010] 在所述组分A的制备过程中，以伯胺基团计的多胺化合物的用量与以羧酸基团计 的第一不饱和脂肪酸的用量的摩尔比为（1. 8-2. 2) : 1，以伯胺基团计的多胺化合物的用量 与以酸酐基团计的酸酐和以羧酸基团计的多元羧酸的总用量的摩尔比为（1.8-2. 2): 1，所 述第一不饱和脂肪酸含有至少一个不饱和双键且包括14-30个碳原子；
[0011] 在所述组分B的制备过程中，所述第二不饱和脂肪酸含有至少一个不饱和双键且 包括14-30个碳原子。
[0012] 本发明还提供了由上述方法制备得到的主乳化剂。
[0013] 本发明提供的所述乳化剂组合物包括上述主乳化剂和助乳化剂。
[0014] 本发明还提供了上述主乳化剂或乳化剂组合物作为钻井液乳化剂的应用。
[0015] 此外，本发明提供的油基钻井液含有钻井液基浆和乳化剂，其中，所述乳化剂为上 述主乳化剂或乳化剂组合物。
[0016] 本发明的发明人经过深入研究后发现，采用本发明提供的方法制备得到的主乳化 剂具有非常好的乳化效果，能够适应许多油基钻井液体系，在多数油基钻井液体系中均具 有较好的抗温稳定性。此外，本发明提供的主乳化剂的合成原料来源广泛且便宜，无荧光， 对环境无害，极具工业应用前景。
[0017] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0018] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0019] 本发明提供的主乳化剂含有酰胺类化合物和脂肪酸类化合物，所述酰胺类化合物 含有至少一个酰胺基团、至少一个不饱和双键以及至少一个包括14-30个碳原子的烃基， 所述脂肪酸类化合物包括20-80个碳原子。优选地，所述酰胺类化合物含有至少一个酰胺 基团以及至少一个带有不饱和双键且包括14-20个碳原子的烃基，所述脂肪酸类化合物包 括25-50个碳原子。
[0020] 本发明对所述主乳化剂中各组分的含量没有特别地限定，但为了获得更为优异的 乳化效果，优选地，以所述主乳化剂的总重量为基准，所述酰胺类化合物的含量为60-90重 量％，所述脂肪酸类化合物的含量为10-40重量％ ;更优选地，以所述主乳化剂的总重量为 基准，所述酰胺类化合物的含量为70-85重量％，所述脂肪酸类化合物的含量为15-30重 量％。
[0021] 如上所述，所述酰胺类化合物含有至少一个酰胺基团、至少一个不饱和双键以及 至少一个包括14-30个碳原子的烃基。优选地，除了上述基团之外，所述酰胺类化合物还含 有至少一个仲胺基团，在本发明中，所述仲胺基团不包括酰胺基团中的仲胺。更优选地，所 述酰胺类化合物的至少一个不饱和双键存在于包括14-30个碳原子的烃基中。
[0022] 所述酰胺类化合物可以通过商购得到，也可以按照本领域技术人员公知的各种方 法制备得到。优选地，所述酰胺类化合物按照以下方法制备得到：将多胺化合物和第一不饱 和脂肪酸进行第一酰胺化反应，然后将所述第一酰胺化反应的产物与酸酐和/或多元羧酸 进行第二酰胺化反应，且在所述酰胺类化合物的制备过程中，以伯胺基团计的多胺化合物 的用量与以羧酸基团计的第一不饱和脂肪酸的用量的摩尔比为（1. 8-2. 2) :1，以伯胺基团 计的多胺化合物的用量与以酸酐基团计的酸酐和以羧酸基团计的多元羧酸的总用量的摩 尔比为（1. 8-2. 2) : 1，所述第一不饱和脂肪酸含有至少一个不饱和双键且包括14-30个碳 原子。
[0023] 所述多胺化合物是指包括至少两个伯胺基团的化合物。优选地，所述多胺化合物 除了含有至少两个伯胺基团之外，还含有至少一个仲胺基团。从原料易得性的角度考虑，所 述多胺化合物优选为乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺和间苯二胺中的至少一种。
[0024] 在所述酰胺类化合物的上述制备过程中，多胺化合物与第一不饱和脂肪酸以及酸 酐和/或多元羧酸进行酰胺化反应而生成至少一个酰胺键，而第一不饱和脂肪酸提供至少 一个不饱和双键和包括14-30个碳原子的烃基，使得到的酰胺类化合物含有至少一个酰胺 基团以及带有至少一个不饱和双键且包括14-30个碳原子的烃基。
[0025] 所述第一不饱和脂肪酸可以为现有的各种带有至少一个不饱和双键且包括 14-30个碳原子、优选包括14-20个碳原子的脂肪酸，从原料易得性的角度考虑，所述第一 不饱和脂肪酸优选为棕榈酸、亚油酸和油酸中的至少一种。所述酸酐的种类也可以为本 领域的常规选择，从原料易得性的角度考虑，所述酸酐优选为醋酸酐、顺式-3, 6-内亚甲 基-1，2, 3, 6-四氢邻苯二甲酸酐（纳迪克酸酐）、甲基纳迪克酸酐、丁二酸酐和马来酸酐中 的至少一种。所述多元羧酸的种类也可以为本领域的常规选择，从原料易得性的角度考虑， 所述多元羧酸优选为丙二酸、乙二酸、丁二酸、丙三羧酸和2-羟基丙烷-1，2, 3-三羧酸中的 至少一种。
[0026] 本发明对所述第一酰胺化反应和第二酰胺化反应的条件均没有特别地限定。例 如，第一酰胺化反应的条件通常包括反应温度可以为220-230°C，pH值可以为7-9,反应时 间可以为3-5小时；第二酰胺化反应的条件通常包括反应温度可以为75-90°C，pH值可以为 7-9,反应时间可以为6-10小时。
[0027] 根据本发明的一种【具体实施方式】，所述酰胺类化合物按照以下方式制备得到：在 常温下，将多胺化合物和第一不