钻井液的添加剂组合物和抗高温无土相全油基钻井液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油化工钻井领域，具体地，涉及一种钻井液的添加剂组合物和抗高 温无土相全油基钻井液。
【背景技术】
[0002] 油气钻井过程中，钻井液的使用类型有多种，主要包括水基钻井液、油基钻井液、 聚合物钻井液等。其中油基钻井液又包括油包水乳化钻井液、全油基钻井液、可逆乳化油基 钻井液等。全油基钻井液是指油水比大于等于95:5的油基钻井流体。主要由油、水、乳化剂 组成。全油基钻井液具有抑制性强、润滑性能好、抗污染能力强、热稳定性高的优点，但由于 常规的全油基钻井液体系油水比高，乳液形成少，导致体系的悬浮能力差。一般通过添加有 机土来形成基本骨架从而提高体系的悬浮能力，而有机土的加入不仅会降低体系总体的抗 温能力（主要是由于有机土不抗高温），还会随着钻进的过程，有机土会渗入储层破坏储层， 影响油气开采。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是在于克服现有的全油基钻井液需要无机土来保持悬浮能力而导 致抗温性能差的缺陷，提供了一种能够获得兼具较好的悬浮能力和抗温性能的无土相全油 基钻井液的钻井液的添加剂组合物和抗高温无土相全油基钻井液。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种钻井液的添加剂组合物，该组合物含有提切 剂、乳化剂和增黏剂，其中：
[0005] 所述提切剂为二聚酸-有机胺共聚物，该共聚物包括来自二聚酸的结构单元、来自 烷基胺的结构单元以及来自芳香胺的结构单元，其中，所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚 体，所述烷基胺为C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种，所述芳香胺为苯胺和苯环上被C1-C3的烷基单点取代的或多点取代的苯胺中的一种或多种；
[0006] 所述增黏剂为改性的聚有机硅氧烷纳米颗粒，且所述聚有机硅氧烷纳米颗粒上具 有的改性基团Z，
^中，L选自C0-C6的亚烷基；
[0007] 所述乳化剂为下式(1)所示的化合物中的一种或多种；
[0008] 式（1)
y
[0009] 式（1)中，两个R1各自独立地选自任选被基团Y取代的C14-C30的烷基和任选被基 团Y取代的具有碳碳双键的Cl4-C30的不饱和烷基，基团Y各自独立选自以下式所示的基团：
[0010]
[0011] η为卜8的整数；
[0012] η个X各自独立地选自Η和-C(0)-R2，且至少有一个X为-C(0)-R2，R 2选自羧基、C1-C6 的烷基、C3-C8的环烷基、被羧基取代的C1-C6的烷基、被羧基取代的C3-C8的环烷基、被羧基 和C1-C4的烷基取代的C3-C8的环烷基、具有碳碳双键的C2-C6的不饱和烷基、具有碳碳双键 的C3-C8的不饱和环烷基、被羧基取代的且具有碳碳双键的C2-C6的不饱和烷基、以及被羧 基和C1-C4的烷基取代的且具有碳碳双键的C3-C8的不饱和环烷基。
[0013] 本发明还提供了含有上述添加剂组合物的抗高温无土相全油基钻井液。
[0014] 在无土相全油基钻井液中含有本发明的钻井液的添加剂组合物下，能够通过所述 组合物中的所述提切剂、所述乳化剂和所述增黏剂之间的协同作用，获得具有兼具较好的 悬浮能力和抗温性能的无土相全油基钻井液，例如所述无土相全油基钻井液具有抗220Γ 以上的抗温性能，其密度为〇.9g/cm3以上。
[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。
【附图说明】
[0016] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0017]图1是增黏剂制备例1所得的改性的聚有机硅氧烷纳米颗粒的TEM图。
【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] 本发明提供一种钻井液的添加剂组合物，该组合物含有提切剂、乳化剂和增黏剂， 其中：
[0020] 所述提切剂为二聚酸-有机胺共聚物，该共聚物包括来自二聚酸的结构单元、来自 烷基胺的结构单元以及来自芳香胺的结构单元，其中，所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚 体，所述烷基胺为C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种，所述芳香胺为苯胺和苯环上被C1-C3的烷基单点取代的或多点取代的苯胺中的一种或多种；
[0021] 所述增黏剂为改性的聚有机硅氧烷纳米颗粒，且所述聚有机硅氧烷纳米颗粒上具 有的改性基团2为_
中，L选自C0-C6的亚烷基；
[0022]所述乳化剂为下式(1)所示的化合物中的一种或多种；
[0023] 式（1)
[0024] 式（1)中，两个R1各自独立地选自任选被基团Y取代的C14-C30的烷基和任选被基 团Υ取代的具有碳碳双键的Cl4-C30的不饱和烷基，基团Υ各自独立选自以下式所示的基团：
[0025]
[0026] η为1-8的整数；
[0027] η个X各自独立地选自Η和-C(0)-R2，且至少有一个X为-C(0)-R2，R2选自羧基、C1-C6 的烷基、C3-C8的环烷基、被羧基取代的C1-C6的烷基、被羧基取代的C3-C8的环烷基、被羧基 和C1-C4的烷基取代的C3-C8的环烷基、具有碳碳双键的C2-C6的不饱和烷基、具有碳碳双键 的C3-C8的不饱和环烷基、被羧基取代的且具有碳碳双键的C2-C6的不饱和烷基、以及被羧 基和C1-C4的烷基取代的且具有碳碳双键的C3-C8的不饱和环烷基。
[0028] 根据本发明，尽管所述乳化剂、提切剂和增黏剂可以按照任意比例配合使用，并获 得能够促进钻井液在获得较好的悬浮能力下提高抗温性能的添加剂组合物，但是，为了能 够使得所述乳化剂、提切剂和增黏剂能够更好地配合，优选情况下，所述乳化剂、提切剂和 增黏剂的重量比为100:5-200:20-800，更优选为100:5-100:50-650，更进一步优选为100: 10-80:100-610，最优选为 100:15-76:100-610，例如 100:25-50:100-250(这里的提切剂是 以二聚酸-有机胺共聚物进行计量的）。特别优选地，本发明的添加剂组合物为乳化剂、提切 剂和增黏剂的组合。
[0029] 根据本发明，所述乳化剂为上述式（1)所示的化合物中的一种或多种。式（1)所示 的化合物为两端具有长链饱和的和/或不饱和烷基长链且中间具有短烷基链的梳形结构的 化合物。这样的梳形结构的化合物能够通过增大乳化界面膜强度的作用，并与所述提切剂 和增黏剂进行配合以稳定钻井液，且使得钻井液获得适当的切力和密度，从而获得悬浮能 力，并在这种情况下来实现提高钻井液的抗温性能的目的。
[0030] 其中，优选情况下，式（1)中，两个R1各自独立地选自任选被基团Y取代的C14-C20 的烷基和任选被基团Y取代的具有碳碳双键(优选为5个以下，例如可以为1个、2个或3个碳 碳双键)的C14-C20的不饱和烷基;η为1-6的整数;R 2选自羧基、C1-C4的烷基、C4-C6的环烷 基、被羧基取代的C1-C4的烷基、被羧基取代的C4-C6的环烷基、被羧基和甲基取代的C4-C6 的环烷基、具有碳碳双键(优选为1-3个碳碳双键，例如可以为1个、2个或3个碳碳双键）的 C2-C4的不饱和烷基、具有碳碳双键(优选为5个以下，例如可以为1个、2个或3个碳碳双键） 的C4-C6的不饱和环烷基、被羧基取代的且具有碳碳双键(优选为1-3个碳碳双键，例如可以 为1个、2个或3个碳碳双键)的C2-C4的不饱和烷基、以及被羧基和甲基取代的且具有碳碳双 键(优选为5个以下，例如可以为1个、2个或3个碳碳双键)的C4-C7的不饱和环烷基。
[0031] 更优选地，式（1)中，两个R1各自独立地选自任选被基团Υ取代的C15-C18的烷基和 任选被基团Y取代的具有碳碳双键的C15-C18的不饱和烷基;η为1-4的整数，例如1、2、3或4。
[0032] 根据本发明，两个R1各自独立地进行选择，可以相同也可以不同，其中，作为R1的具 体实例例如可以包括以下基团：-(01 2)7-01 = 01-(012)7-013、-(012)8-01(￥)-(01 2)7-013、-(CH2)7-CH(Y)-(CH2)8-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)7-CH3、-(CH2)16-CH 3、-(CH2)7-CH = CH-CH2-CH = CH- (CH2) 4-CH3、- (CH2) 7-CH = CH-CH2-CH2-CH (Y) - (CH2) 4-CH3、- (CH2) 7-CH = CH-CH2-CH (Y) - (CH2) 5-CH3、-（ CH2) 8-CH (Y) -CH2-CH=CH- (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y) -CH2-CH2-CH =CH- (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH = CH-CH2-CH (Y) -CH (Y) - (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y) -CH (Y)-CH2-CH=CH- (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y) -CH (Y) -CH2-CH (Y) - (CH2) 5-CH3、-（ CH2) 8-CH (Y) -CH2-CH (Y) -CH (Y) - (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y) -CH2-CH2-CH (Y) -CH (Y) - (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y)-CH(Y)-CH2-CH2-CH(Y)-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-CH2-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)4- CH3、- (CH2) 14-CH3、- (CH2) 13-CH3。其中，基团Y如上文所述的，选自
这些基团上连接的虚线表示连接R1 1 '? 上的碳原子的连接位点。
[0033] 根据本发明，其中，作为基团R2的具体实例例如可以包括:羧基、甲基、乙基、丙基、 环戊基、环己基、-CH2-C00H(认为是被一个羧基取代的C1烷基）、-(CH 2)2-⑶0H(认为是被一 个羧基取代的C2烷基）、-CH(CH2-⑶0H)2(认为是被两个羧基取代的C3烷基）
-CH = CH2-COOH、-CH2-CH=CH2- 、，、 (丨1: -、
C00H、-CH=CH-CH2-C00H、
[0034] 根据本发明，上述乳化剂可以为市售品，也可以通过本领域常规的方法制得，优选 情况下，所述乳化剂的制备方法包括:将式(2)所示的多胺化合物与式R^-COOH所示的羧酸 中的一种或多种进行酰胺化反应，将反应后的产物与R 2_C00H所示的羧酸及其酸酐中的一 种或多种进行接触反应；
[0035] 式（2 丨、其中，R2和η