油田钻井液用固体聚合醇及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种油田钻井液用固体聚合醇及其制备方法与应用，所述方法包括：将脂肪胺、环氧乙烷、环氧丙烷按照1～1.4：390～450：260～300的重量比混合，在催化剂作用下，于0.2～0.4MPa、155～160℃下反应3.5～4.5小时，所得产物即为钻井液用固体聚合醇。本发明的聚合醇是一种固体聚合醇，可应用与探井和开发井，与现有技术相比，具有润滑性好、浊点低、抑制性强、荧光级别低、无生物毒性、对环境无污染、运输使用方便、配伍性强、较强的降滤失能力等优点。
【专利说明】油田钻井液用固体聚合醇及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油田钻井液用聚合醇及其制备方法与应用，具体是一种可用作油 田钻井液用的固体聚合醇及其制备方法与相关应用。
【背景技术】
[0002] 随着钻井技术的发展，大斜度井、深井及水敏性页岩易塌地层的钻井数量明显增 多，钻井液技术所面临的润滑、防塌等问题日益突出。长期以来大多使用油基钻井液钻进水 敏性地层，以解决页岩稳定性、压差卡钻和钻头包泥等问题。但油基钻井液对环境有污染， 且对探井作业有影响，成本高。
[0003] 为解决上述问题，业内相关人员相继研发出了聚合醇钻井液。例如，"钻井液用防 塌润滑剂聚合醇JHG的合成及性能评价"（罗跃等人，《石油天然气学报》，2005年第5期） 提到了以醇类为起始剂、环氧乙烷和环氧丙烷嵌断的共聚物，即水基防塌润滑剂JHG。另外， CN1966605A公开了一种两性离子聚合醇，该产品由烯基单体、环氧乙烷和环氧丙烷共聚而 成，具有抗高温、抗盐、环保等特性。但现有技术所得产品，荧光级别高，对地质录井造成影 响，浊点较高，抑制性不强，不能很好的解决井壁垮塌的问题；且所得产品为液体，给运输和 使用均造成不便。本发明所得产品是目前国内唯一的用于钻井液的干粉聚合醇。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个目的是提供一种用于石油钻井液的固体聚合醇，使其在具有良好润 滑性能的同时，具有较强的抑制性，从而可抑制粘土分散，防止井壁垮塌。同时，本产品为固 体颗粒状，便于运输和使用，且该产品荧光级别低，浊点低。
[0005] 本发明的另一目的在于提供所述固体聚合醇的制备方法，其工艺简单，且所制备 的固体聚合醇具有良好的性能。
[0006] 本发明的另一目的在于提供所述固体聚合醇的应用。
[0007] 为达上述目的，一方面本发明提供了一种制备油田钻井液用固体聚合醇的方法， 该方法包括步骤：
[0008] 将脂肪胺、环氧乙烷、环氧丙烷按照1?1. 4 :390?450 :260?300的重量比混 合，在催化剂作用下，于0. 2?0. 4MPa、155?160°C下反应3. 5?4. 5小时，所得产物即为 钻井液用固体聚合醇。
[0009] 除特别注明外，本发明中所述比例与百分含量均为重量比例或百分含量。
[0010] 根据本发明的具体实施方案，本发明的制备油田钻井液用固体聚合醇的方法中， 所述脂肪胺包括硬脂胺、软脂胺、月桂胺中的一种或多种。优选地，所述脂肪胺包括硬脂胺、 软脂胺和月桂胺，三者加量比例为1. 5?2 :0. 5?1 :0. 5?1。
[0011] 根据本发明的具体实施方案，本发明的制备油田钻井液用固体聚合醇的方法中， 所述催化剂为KOH或NaOH，其加量为反应物总质量的0. 8?1. 2%。
[0012] 根据本发明的具体实施方案，本发明的制备油田钻井液用固体聚合醇的方法中， 所述反应是在保护气氛围中进行，所述保护气为高纯氮气，纯度> 99. 99%。
[0013] 另一方面，本发明还提供了一种钻井液用固体聚合醇，其是按照本发明所述的方 法制备得到的。
[0014] 本发明的钻井液用固体聚合醇，为棕色颗粒或粉末，其荧光级别〈1 ;浊点30? 40°C;表观粘度比0. 40?1. 0。此外，本发明的钻井液用固体聚合醇的润滑系数降低率为 50%?70%出(：5。值为 65000 ?8000011^/1。
[0015] 根据本发明的具体实施方案，本发明的钻井液用固体聚合醇包含具有以下分子通 式的物质：
[0016] RMHOCKCK-h-^CHsCH-CK-hOH，其中R为C18、C16 或C12 烷基链，m= 100 ?130， η = 100?120。
[0017] 本发明的钻井液用固体聚合醇可应用于各井段的探井与开发井，润滑性良好，荧 光级别低，不影响地质录井，不增粘，抑制性强，可有效改善钻井液泥饼，防止井壁垮塌，且 无生物毒性，对环境无污染。
[0018] 另一方面，本发明还提供了所述的固体聚合醇在配制油田钻井液中的应用。本发 明还提供了一种油田钻井液，其中含有本发明所述的固体聚合醇，以钻井液的总重量为基 准，其中固体聚合醇的含量为1%?10%，优选为2%?5%。
[0019] 综上所述，本发明提供了一种固体聚合醇，其可应用于探井和开发井，润滑性良 好，与现有技术相比，具有浊点低、抑制性强、荧光级别低、无生物毒性、对环境无污染、运输 和使用方便、制备方法简单等优点。并且，该产品有良好的油气层保护性能和一定的降滤失 能力，在各种钻井液中不增粘、不提切，配伍性良好。
【具体实施方式】
[0020] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实例 对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制 本发明的范围。
[0021] 实施例1
[0022] 按重量比取1份硬脂胺和6份KOH加入到反应釜中，充氮气去除氧气，再加入400 份环氧乙烷和260份环氧丙烷，压力维持在0. 3MPa，加热升温至155°C，反应3. 5小时，冷却 后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0023] 实施例2
[0024] 按重量比取1. 2份软脂胺和7份KOH加入到反应釜中，充氮气去除氧气，再加入 410份环氧乙烷和280份环氧丙烷，压力维持在0. 2MPa，加热升温至160°C，反应4小时，冷 却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0025] 实施例3
[0026] 按重量比取0. 6份硬脂胺、0. 3份软脂胺、0. 3份月桂胺和7. 5份KOH加入到反应 釜中，充氮气去除氧气，再加入450份环氧乙烷和300份环氧丙烷，压力维持在0. 2MPa，加热 升温至156°C，反应4. 5小时，冷却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0027] 实施例4
[0028] 按重量比取0. 6份硬脂胺、0. 3份软脂胺、0. 2份月桂胺和6份NaOH加入到反应釜 中，充氮气去除氧气，再加入400份环氧乙烷和270份环氧丙烷，压力维持在0. 35MPa，加热 升温至160°C，反应4小时，冷却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0029] 实施例5
[0030] 按重量比取0. 7份硬脂胺、0. 3份软脂胺、0. 3份月桂胺和7份KOH加入到反应釜 中，充氮气去除氧气，再加入420份环氧乙烷和280份环氧丙烷，压力维持在0. 3MPa，加热升 温至158°C，反应4小时，冷却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0031] 实施例6
[0032] 按重量比取0. 5份硬脂胺、0. 2份软脂胺、0. 3份月桂胺和8份KOH加入到反应釜 中，充氮气去除氧气，再加入440份环氧乙烷和270份环氧丙烷，压力维持在0. 4MPa，加热升 温至156°C，反应4. 5小时，冷却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0033] 实施例7
[0034] 按重量比取0. 7份硬脂胺、0. 3份软脂胺、0. 4份月桂胺和7份KOH加入到反应釜 中，充氮气去除氧气，再加入420份环氧乙烷和270份环氧丙烷，压力维持在0. 4MPa，加热升 温至158°C，反应4小时，冷却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0035] 实施例8
[0036] 按重量比取0. 8份硬脂胺、0. 4份软脂胺和7份KOH加入到反应釜中，充氮气去除 氧气，再加入390份环氧乙烷和300份环氧丙烷，压力维持在0. 3MPa，加热升温至155°C，反 应3. 5小时，冷却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0037] 实施例9
[0038] 按重量比取0. 7份硬脂胺、0. 3份月桂胺和7. 5份KOH加入到反应釜中，充氮气 去除氧气，再加入430份环氧乙烷和290份环氧丙烷，压力维持在0. 25MPa，加热升温至 157°C，反应4. 5小时，冷却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0039] 实施例10
[0040] 按重量比取1. 2份月桂胺和7份NaOH加入到反应釜中，充氮气去除氧气，再加入 410份环氧乙烷和280份环氧丙烷，压力维持在0. 3MPa，加热升温至159°C，反应4小时，冷 却后即制得本实施例的钻井液用固体聚合醇。
[0041] 将上述各实施例产品进行各项性能测试，测试方法参照企业标准Q/ HDJPK0007-2013,环保性能评价参照美国环保局确认的糠虾生物毒性分级标准，使用DXY-2 生物急性毒性测试仪进行测试。结果如表1所示。
[0042] 表1实施例产品各项性能指标测试数据 [0043]
【权利要求】
1. 一种制备钻井液用固体聚合醇的方法，该方法包括步骤： 将脂肪胺、环氧乙烷、环氧丙烷按照1?1. 4 :390?450 :260?300的重量比混合，在 催化剂作用下，于〇. 2?0. 4MPa、155?160°C下反应3. 5?4. 5小时，所得产物即为钻井液 用固体聚合醇。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述脂肪胺包括硬脂胺、软脂胺、月桂胺中的一 种或多种。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述脂肪胺包括硬脂胺、软脂胺和月桂胺，三者 加量比例为1. 5?2 :0? 5?1 :0? 5?1。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂为KOH或NaOH，其加量为反应物总质 量的0. 8?1. 2%。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应是在保护气氛围中进行，所述保护气为 高纯氮气，纯度> 99. 99%。
6. -种钻井液用固体聚合醇，其是按照权利要求1?5中任一项所述的方法制备得到 的。
7. 根据权利要求6所述的钻井液用固体聚合醇，其润滑系数降低率50%?70% ;表观 粘度比〇? 4?1. 0 ;荧光级别〈1 ;浊点30?40°C ;EC5Q值65000?80000mg/L。
8. 根据权利要求6所述的钻井液用固体聚合醇，其包含具有以下分子通式的物质： RMHOCKCHfh-^C^CH-CHfhOH，其中 R 为 C18、C16 或 C12 烷基链，m = 100 ?130, n =100 ?120。
9. 权利要求6或7或8所述的聚合醇在配制油田钻井液中的应用。
10. -种油田钻井液，其中含有权利要求6或7或8所述的固体聚合醇，以钻井液的总 重量为基准，其中固体聚合醇的含量为1%?10%，优选为2%?5%。
【文档编号】C08G65/26GK104341589SQ201410553490
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】姚少全 申请人:北京培康佳业技术发展有限公司