用于低压水敏地层的钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于低压水敏地层的钻井液及其制备方法，适用于非常规的低压 低渗、水敏性且水相活度差异大W及易造成固相损害地层油气藏的钻完井工艺。
【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复杂地层油气资源 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。目前国内外 的油田，尤其是国内大油田相继进入了开发后期，逐渐开始动用一些低压低渗油藏、水敏性 且水相活度差异大W及固相损害严重的地层油气藏的勘探开发。运些油气藏的开采难度 大，对钻井液密度要求高。为了防止钻井液漏失W及保护油气层，经常需要钻井液的密度低 于1.0g/cm3。目前满足运一需要的体系都是W气体、油相为密度减轻剂。充气钻井液或泡 沫钻井液由于其存在诸多不足，并具有可压缩性，脉冲信号衰减严重，钻水平井、大位移井 需要使用MWD时限制了其使用。在低压低渗储层中，常规油基钻井液中或多或少含乳化水， 乳化水滴的存在会导致储层发生较为严重的水锁。
[0003] 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。常 规的油基钻井液一般为油包水乳化钻井液，其中的水相常用氯化巧盐水W平衡地层水活 度，防止水侵，油包水乳化钻井液（水相含量为10%~40%)具有润滑性能优良、抑制性 强、井壁稳定性和抗溫性能好等优点，目前虽然得到广泛应用，但仍存在一定不足，例如钻 井液含有大量乳化水滴，塑性黏度高，影响机械钻速，并造成储层乳化液滴堵塞；为保持油 包水乳液的稳定性，使用了大量乳化剂，会导致岩石表面由亲水变为亲油，造成储层损害； 钻井液水相活度很难通过随时调节W平衡不同易塌地层中水的活度，因此不能确保各种易 塌地层不引起水化而使井壁失稳等。因此不适合非常规的低压低渗、水敏性强且水相活度 差异大W及易造成固相损害地层油气藏的钻完井工艺。而用于低压水敏地层的钻井液不含 水，乳化剂用量少，还无需考虑钻井液水相活度与地层水活度的平衡问题，因而全油基钻井 液除具有油包水乳化钻井液的优点外，还克服了上述不足。可用于易塌地层、盐膏层，特别 是水相活度差异较大的地层，W及能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井。
[0004] 目前针对运方面的研发，由于不能解决携岩的问题，大多是含粘±的全油基钻井 液，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，但其含有有机±，易造成固相损害，并且制备成本高，限制了其推广使用。偶 见无粘±的全油基钻井液的报道，但其体系的抗水侵和盐侵的能力较差，也限制了其推广 使用。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，急需进 行满足低压低渗油藏、水敏性强且水相活度差异大W及固相损害严重的地层油气藏勘探开 发的无粘±全油基钻井液体系，本发明所述的正是运种情况下，适用于低压水敏地层的钻 井液。
【发明内容】
阳〇化]本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中油基钻井液中乳化液滴及有机± 颗粒造成非常规的低压低渗、水敏性强且水相活度差异大W及易造成固相损害地层的损害 问题，提供一种用于低压水敏地层的钻井液可解决此问题，满足此类地层油气藏常规钻井、 大位移特殊井、海上水平井等特殊需要。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用于低压水敏地层的钻井液的制备方法。
[0006] 为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：
[0007] 一种用于低压水敏地层的钻井液，包括W下组分： 阳00引 （1) 100份的基油；
[0009] (2)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；
[0010] (3)0. 1~5份的增粘剂；
[0011] (4) 0. 5~5份的降滤失剂；
[0012] 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 ;
[0013]
[0014：
阳01引通式中，Ri为含C S~C 3。饱和或不饱和控基，R 2为氨或者R 3〔0, Rs为C S~C 3。饱和 或不饱和的控基，X = 1~10, y = 1~40, Z = O~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。
[0016] 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1~20,更优选为1~10 ;z优选为0~30,更优 选为0~20 ;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)。
[0017] 上述技术方案中，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；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一种 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、Cw、Cis;碱性物 质优选为氧化巧粉末。
[0018] 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：
[0019] (1)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸的制备：
[0020] 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% ;
[0021] (2)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸的制备：
[0022] 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);
[0023] (3)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸盐的制备
[0024] 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%。
[0025] 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。
[00%] 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。
[0027] 上述技术方案中，所述用于低压水敏地层的钻井液更优选不包括本领域技术人员 所熟知的油基钻井液常用组分有机±。
[0028] 上述技术方案中，所述用于低压水敏地层的钻井液，W所含油相和水相体积总体 积计，更优选包括0-10%的水。
[0029] 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。
[0030] 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。
[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：
[0032] 一种用于低压水敏地层的钻井液的制备方法，包括W下步骤： 阳的引 （a) RiCONH (邸2) XNR2CH2CH2OH (即脂肪酷基径乙基二胺）的制备
[0034] 在碱性催化剂存在下RiCOOCHs (即脂肪酸甲醋）与畑2 (邸2),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 料和生成的甲醇得到所述脂肪酷基径乙基二胺。其中，脂肪酸甲醋与径乙基二胺的摩尔比 为优选1:0. 1~6。所述的碱性催化剂优选氨氧化钟、氨氧化钢；所述催化剂用量优选占脂 肪酸甲醋质量的0.0 l~10%。 阳0对 化)RiCONH(CHz)XNRz(CHzCHzO)Y-(C肥C肥H3〇)zH(即脂肪酷基二胺聚氧締酸）的制 备：
[0036] 在碱性催化剂存在下