辅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] 本发明涉及钻井液领域，具体地，涉及一种辅乳化剂、一种辅乳化剂的制备方法、 由该方法制备得到的辅乳化剂、一种乳化剂组合物、所述辅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，油基钻井液具有更好的抑 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。目前油基钻井液的一个主要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，其为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。
[0004] 与国外先进技术相比，目前我国油基钻井液的研究还有相当的差距，特别乳化剂 的研究更是欠缺，主要表现在加量大、乳化效果和抗温性能差，在180Γ以上就很容易分解， 由此导致我国的油基钻井液体系的抗温能力不足，抗温老化之后稳定性明显下降，而且容 易产生老化增稠现象，因此研制高温高密度油基钻井液用乳化剂已经成为当前我国油基钻 井液发展的关键之一。
[0005] 针对抗高温性，国外研发了聚氧乙烯类乳化剂和酰胺类乳化剂。其中，虽然由聚氧 乙烯类乳化剂形成的乳液表面带有一定的负电荷，但是形成的乳化膜强度不够，无法满足 高密度油基钻井液的要求。而国内则研发了 0P系列和ABS系列乳化剂，但是这两类乳化剂 的抗温性远远达不到现场要求，抗温极限为120°C。针对高温高密度无土相油基钻井液体 系，要求乳化剂既要具有抗高温的性能，同时又要能够形成极强的乳化膜，才能防止出现高 密度增稠现象。
[0006] 在油基钻井液体系中，乳化剂的使用往往是主、辅乳化剂复配使用，这样既能提高 油基钻井液体系的抗温性，又能形成更强的乳化膜。其中，主乳化剂是关键，但是辅乳化剂 也必不可少。辅乳化剂不仅能调节体系的HLB值，而且在体系中往往能起到润湿亲水固相 的效果。对于高密度无土相油基钻井液，低切力是一大难点，倘若辅乳化剂具有好的乳化效 果，则能提供老化后的稳定性，增强体系的切力，减小老化后体系悬浮性差的问题。因此辅 乳化剂的研制不容忽视。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种新的辅乳化剂、一种辅乳化剂的制备方法、由该方法制 备得到的辅乳化剂、一种乳化剂组合物、所述辅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。
[0008] 具体地，本发明提供了一种辅乳化剂，其中，所述辅乳化剂含有至少两个酰胺基团 和至少一个包括7-30个碳原子的烃基。
[0009] 本发明还提供了一种辅乳化剂的制备方法，该方法包括将多胺类化合物与单羧酸 进行第一酰胺化反应，并将所述第一酰胺化反应的产物与酸酐进行第二酰胺化反应，所述 多胺类化合物含有至少一个伯胺基团和至少一个仲胺基团或者含有至少两个伯胺基团，所 述单羧酸含有至少一个包括7-30个碳原子的烃基。
[0010] 本发明还提供了由上述方法制备得到的辅乳化剂。
[0011] 本发明还提供了一种乳化剂组合物，所述乳化剂组合物含有主乳化剂和上述辅乳 化剂。
[0012] 本发明还提供了该辅乳化剂或乳化剂组合物作为钻井液乳化剂的应用。
[0013] 此外，本发明还提供了一种油基钻井液，所述油基钻井液含有钻井液基浆和乳化 剂，其中，所述乳化剂为上述辅乳化剂和/或乳化剂组合物。
[0014] 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辅乳化 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，且老化后体系稳定性增强。该辅乳化剂可以用来配制密度高达2. 6g/ cm3的无土相油基钻井液体系，抗温性可达220°C。此外，本发明提供的辅乳化剂的合成原 料来源广泛且便宜，无荧光，对环境无害，极具工业应用前景。
[0015] 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】
[0016] 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。
[0017] 本发明提供的辅乳化剂含有至少两个酰胺基团和至少一个包括7-30个碳原子的 烃基。
[0018] 根据本发明提供的辅乳化剂，尽管只要保证所述辅乳化剂含有至少两个酰胺基团 和至少一个包括7-30个碳原子的烃基就能够获得较好的乳化效果，具有较高的抗温稳定 性。根据本发明的一种优选实施方式，所述辅乳化剂按照以下方法制备得到：将多胺类化合 物与单羧酸进行第一酰胺化反应，并将所述第一酰胺化反应的产物与酸酐进行第二酰胺化 反应，所述多胺类化合物含有至少一个伯胺基团和至少一个仲胺基团或者含有至少两个伯 胺基团，所述单羧酸含有至少一个包括7-30个碳原子的烃基。
[0019] 所述多胺类化合物可以为现有的各种含有至少一个伯胺基团和至少一种仲胺基 团或者含有至少两个伯胺基团的物质，优选地，所述多胺类化合物的分子式为h(och 2ch2) a(NHCH2CH2)fNH2，其中，a为0或1，f为1-4。具体地，所述多胺类化合物选自二乙烯三胺、 1，3-丙二胺、乙二胺和四乙烯五胺中的至少一种。从原料易得性的角度出发，所述多胺类化 合物特别优选选自二乙烯三胺、1，3-丙二胺和乙二胺中的至少一种。
[0020] 所述单羧酸可以为现有的各种含有至少一个包括7-30个碳原子的烃基的物质， 优选地，所述单羧酸的分子式为RC00H，其中，R为C 7-C3。的直链或支链烷基。具体地，所述 单羧酸选自油酸、亚油酸和棕榈酸中的至少一种。从原料易得性的角度出发，所述单羧酸特 别优选为妥尔油脂肪酸，其主要成分为油酸和亚油酸。
[0021] 所述酸酐的种类可以为本领域的常规选择，可以为饱和酸酐，也可以为不饱和酸 酐，还可以为饱和酸酐和不饱和酸酐的混合物。具体地，所述酸酐可以选自醋酸酐、纳迪克 酸酐、甲基纳迪克酸酐、丁二酸酐、马来酸酐、衣康酸酐和戊二酸酐中的至少一种。从原料易 得性的角度出发，所述酸酐特别优选选自马来酸酐、衣康酸酐和戊二酸酐中的至少一种。
[0022] 本发明对所述辅乳化剂的制备过程中各物质的用量没有特别地限定，优选地，所 述多胺类化合物和单羧酸的摩尔比为〇. 8-1. 2:1，更优选为0. 9-1. 1:1。所述单羧酸与酸酐 的摩尔比为〇· 7-0. 9:1，更优选为0· 75-0. 85:1。
[0023] 本发明对所述第一酰胺化反应和第二酰胺化反应的条件没有特别地限定。通常来 说，所述第一酰胺化反应的条件包括反应温度可以为200-240°C，优选为210-220°C ;反应 时间可以为2-8小时，优选为5-7小时。所述第二酰胺化反应的条件包括反应温度可以为 70-100°C，优选为80-95°C ;反应时间可以为8-12小时，优选为10-12小时。
[0024] 本发明提供的辅乳化剂的制备方法包括将多胺类化合物与单羧酸进行第一酰胺 化反应，并将所述第一酰胺化反应的产物与酸酐进行第二酰胺化反应，所述多胺类化合物 含有至少一个伯胺基团和至少一个仲胺基团或者含有至少两个伯胺基团，所述单羧酸含有 至少一个包括7-30个碳原子的烃基。
[0025] 所述多胺类化合物可以为现有的各种含有至少一个伯胺基团和至少一种仲胺基 团或者含有至少两个伯