逆乳化钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种逆乳化钻井液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着石油储量的不断减少且开采困难，世界各国纷纷加大了对深部地层油气资源 勘探开发的投入，开发新的油藏已经成为当今各大石油公司发展的迫切要求。我国待探明 的油气资源主要分布在塔里木、准鳴尔、柴达木、吐哈、四川等盆地，其资源量的73%埋藏在 深层，且地下条件异常复杂，因此深井和超深井油气钻探及配套的开发技术已成为制约油 气资源开发的关键因素。随着地层深度的增加，深井、超深井的地层溫度也会越来越高，地 层的高溫环境给钻井液能否维持稳定的性能带来了极大的挑战。
[0003] 钻井液作为钻井工程的重要组成部分，其性能直接关系到深井、超深井的钻井质 量、钻井成本和钻井周期。相对于水基钻井液，油基钻井液具有较强的防塌抑制性、润滑性 和良好的储层保护性能，尤其可满足强水敏及高溫、超高溫地层，或者需要钻大位移特殊井 及海上水平井等特殊转钻井需要。油基钻井液，包括全油基钻井液和油包水钻井液，油包水 钻井液又称逆乳化钻井液、反相乳化钻井液，是由油、水、乳化剂、降滤失剂、活度平衡剂、流 型调节剂等组成。通常使用的油包水钻井液含水量在5~30%之间（含水量在5% W内的 一般叫做全油基钻井液，不称为油包水钻井液），但抗高溫达18(TC W上的油包水钻井液中 水的含量一般在5~10%，很少超过15%。水的含量增大，携屑性、降滤失性和悬浮性、流 变性都变好，但热稳定性和电稳定性都变差，如CN1660958报道了一种合成基钻井液，使用 的主乳化剂为脂肪醇聚氧乙締酸硫酸锭和壬基酪聚氧乙締酸的混合物，尽管在150°C老化 16小时后仍有良好的流变性和破乳电压，水含量最高为25%。专利CN102031095A申请公 布了一种高溫油包水钻井液，虽然耐溫能到240°C，但其须借助辅助乳化剂及氧化巧的存在 才能达到应用效果。油基钻井液由于基液W油为主，因此价格昂贵，成本高，全油基钻井液 更是如此，如CN101215461报道了一种全油合成基钻井液，使用的乳化剂为长碳链脂肪酸 酷胺、长碳链烷基苯横酸巧、聚締控簇酸醋中的一种或多种的混合物，尽管具有低毒、环保、 对储层伤害小等优点，但其制备成本高，限制了其推广使用。
[0004] 目前市场上提供用作油基钻井液乳化剂的品种较少，而报道用于强化采油用的乳 化剂品种相对较多，如US4485873、US4545912、CN100531884等报道了聚氧乙締烷基酪酸乙 酸盐、双尾链聚氧乙締横酸盐、烷基芳苄基聚氧乙締酸阴离子表活剂在强化采油方面的应 用，但未设及到其在钻井液乳化剂方面的用途，油基钻井液方面多依赖国外产品，而且国内 配套的钻井液体系也较少。 阳0化]油基钻井液由于受到成本、环保要求的限制一直发展比较缓慢，应用的区块也较 少，随着现有油田储量日益下降，并且新探区的开采会遇到各种复杂地层及环境，急需性能 优良的油基钻井液，W解决现有油基钻井液乳液稳定性能差、不耐盐、不耐溫的问题。通过 提高油基钻井液中水的比例达到降低油基钻井液的成本，为广泛应用油基钻井液作业提供 技术保障。发明所述的正是运种高含水量情况下，适合于W脂肪酷基二胺聚氧締酸为乳化 剂的油基钻井液及其制备方法。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中油包水钻井液乳液稳定性能差、不 耐高溫的问题，提供一种新的逆乳化钻井液。此逆乳化钻井液具有耐溫性能好、乳液稳定性 能佳的优点，可用于强水敏、高溫地层及需要钻大位移特殊井、海上水平井等特殊钻井作业 中。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的逆乳化钻井 液的制备方法。
[0007] 为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种逆乳化钻井液，W 质量份数计包括W下组份：
[0008] (1)60~90份的基础油；
[0009] 似10~40份的水；
[0010] (3)2~5份的有机±;
[0011] (4)包括主乳化剂和辅助乳化剂的复合乳化剂不少于0. 5份，W所含主乳化剂和 辅助乳化剂的质量计；
[0012] 巧)0~3份的碱性物质；
[0013] 化)0. 5~3份的增粘剂；
[0014] (7) 0. 5~3份的降滤失剂；
[0015] 其中，所述主乳化剂选自通式（I)所示结构中的至少一种，辅助乳化剂选自式 (II )所示结构烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸或簇酸盐中的至少一种；W质量计，所述主 乳化剂与辅助乳化剂的比例满足0 <辅助乳化剂：主乳化剂《1 ;
[0016]
[0017] 通式中，Ri为含C S~C 3。饱和或不饱和控基，R 2为氨或者R 3〔〇, Rs为C S~C 3。饱和 或不饱和的控基，X = 1~10, y = 1~40, Z = 0~40 ;M为选自巧、儀、领、锋、侣、或铁中 的任意一种离子，R'为Cs~C 2。的烷基，m = 0~10, n = 0~30, P取值范围为1~3中 任意整数。
[001引上述技术方案中，所述复合乳化剂的加量，W所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量 计，优选为0. 5~5份；Ri、Rs优选为C 11~C 23的饱和或不饱和控，或C 11~C 23的饱和控和不 饱和控的混合控基，Ri、R3更优选为碳原子数为^ -、十立、十五、十屯、十九、二^-的饱和 控或不饱和控基，或十一、十=、十五、十屯、十九、二十一的饱和控和不饱和控的混合控基； X优选为2~6,更优选为2或3巧优选为I~20,更优选为I~10 ;z优选为O~30,更优 选为0~20。所述R'优选为Cs~Cie的烷基；M优选为巧、儀、锋或侣，更优选方案为选自 巧或锋；m优选为m = 1~5, n优选为n = 5~25, P优选为1或2 ; W质量计，所述主乳化 剂与辅助乳化剂的比例优选为辅助乳化剂：主乳化剂=1: (2~20)。
[0019] 上述技术方案中，所述基础油优选为白油、合成油、液体石蜡中的一种或一种W上 的混合物；水优选为15~30wt %化Clz水溶液或15~30wt %化Cl的水溶液；有机±优选 为碳原子数为十二、十四、十六、十八的长链季锭盐改性的膨润±或上述季锭盐改性的蒙脱 ± ;碱性物质优选为氧化巧粉末；增粘剂优选为顺下橡胶、下苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基丙 締酸烷基醋中的一种或两种种W上的混合物；降滤失剂优选为长链有机胺改性的腐植酸， 链长优选为。2、Cie、
[0020] 上述技术方案中，所述主乳化剂可W进一步优选自（I)所示结构中的两种W上的 混合物，可起到较好的协同作用。
[0021] 上述技术方案中，所述辅助乳化剂可W进一步优选自（II )所示结构中的两种W 上的混合物，可起到较好的协同作用。
[0022] 上述技术方案中，所述辅助乳化剂的制备方法可W是本领域技术人员所熟知的任 意一种，可W是此前文献公开的公知的制备方法中的一种。例如但不限定制备方法如下：
[0023] (1)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸的制备：
[0024] 将烷基酪和环氧乙烧、环氧丙烷按所需配比在反应溫度为85~160°C，压力小于 0. SOMPa表压条件下，碱性化合物为催化剂，反应得烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸；其中碱性 化合物为氧化巧、氨氧化巧、氧化儀等，烷基酪与环氧乙烧、环氧丙烷的摩尔比为1 : 1~ 30 : 1~50,催化剂用量为烷基酪质量的1. 0~8. 0% ;
[00巧](2)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸的制备：
[00%] 将步骤（1)所合成的烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸按所需配比与氯乙酸钢、碱性化 合物混合，W甲苯或苯为溶剂，在反应溫度60~120°C，反应3~15小时，反应结束后经后 处理得烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸。其中，碱性化合物为氨氧化钢、氨氧化钟等，烷基 酪聚氧乙締聚氧丙締酸、氯乙酸钢和碱性化合物的摩尔比为1 : (1~4) : (1~5);
[0027] (3)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸盐的制备
[00測将步骤似所合成的烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸按所需配比和水、乙醇、碱 性化合物分别加入反应蓋中，在反应溫度为50~120°C，反应时间为0. 5~5小时，反应得 烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸盐；其中碱性化合物为氨氧化巧、氧化巧等，烷基酪聚氧乙 締聚氧丙締酸簇酸与氨氧化物或氧化物的摩尔比为（1.5~3) : 1，水占反应总物料的质量 百分比为30~80%，乙醇占反应总物料的质量百分比为20~60%。
[0029] 本发明的技术关键是乳化剂的选择，所有聚合物例如下苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基 丙締酸烷基醋都是本领域常用的物质，各种聚合物优选为数均分子量1~1000万，更优选 为数均分子量1~100万。聚甲基丙締酸烷基醋优选聚甲基丙締酸~C IS烷基醋。
[0030] 本发明还可W包括本领域常用油基钻井液助剂，例如润湿剂、加重剂、杀菌剂等。
[0031] 为解决上述技术问题之二，本发明所采用的技术方案如下：一种逆乳化钻井液制 备方法，包括W下步骤： 阳0巧 （a) RiCONH (邸2) XNR2CH2CH2OH (即脂肪酷基径乙基二胺）的制备 阳的引在碱性催化剂存在下RiC00CH3(即脂肪酸甲醋）与畑2(CH2)x畑邸2邸2地（即径乙基 二胺）在80~220°C的溫度下反应2~24小时，反应结束后优选减压蒸馈除去未反应的原 料和生成的甲醇得