反相乳化钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种反相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CN 102031095 A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，提供一种新的反相乳化钻井液。此反相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反相乳 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：一种反相乳化钻井液， 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 )所示结构脂肪醇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]
阳〇1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 = 0~40化为C 7~C 25脂肪控基，M选自H、 锋、铁、侣、碱金属、碱±金属中的一种，当M为H或碱金属时，n = 1，当M为碱±金属时，n =0. 5,当M为铁或侣时，n = 1/3。
[0019] 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 ;所述Ra优选为C 11~C 23饱和控基或不饱和控基；M优选为H、锋、或碱±金属 中的一种；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)。
[0020] 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两种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Ci2、Cie、
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 上述技术方案中，所述辅助乳化剂可进一步最优选自油酸、硬脂酸、栋桐酸、肉豆 違酸、月桂酸、油酸巧、硬脂酸巧中的一种或两种W上的混合物。
[0024] 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巧]上述技术方案中，所述油基钻井液用复合乳化剂可W是所述主乳化剂和辅助乳化 剂两者混合均匀得到，也可W将两者溶于溶剂混合均匀得到，如将两者溶于5#白油中，得 到膏状或溶液状态的油基钻井液复合乳化剂。
[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] 为解决上述技术问题之二，本发明所采用的技术方案如下：一种反相乳化钻井液 制备方法，包括W下步骤： 阳0測 （a) RiCONH (邸2) XNR2CH2CH2OH (即脂肪酷基径乙基二胺）的制备
[0029] 在碱性催化剂存在下RiCOOCHs (即脂肪酸甲醋）与畑2 (邸2) 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0.01~10% ;
[0030] 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：
[0031] 在碱性催化剂存在下，步骤（a)所合成的脂肪酷基径乙基二胺与所需的环氧乙烧 或环氧丙烷在反应溫度为80~180°C，压力小于0. SOMPa表压条件下进行反应得到所述的 肪酷基二胺聚氧締酸；所述碱性催化剂优选氨氧化巧、氧化巧中的至少一种；催化剂用量