专利名称：一种气制油基油包水乳化钻井液及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种气制油基油包水乳化钻井液，是石油地质勘探和开发领域所用的一种人工合成的气制油基油包水乳化钻井液，属于合成油基油包水乳化钻井液体系，该钻井液抗温可达200°C以上。
背景技术：
气制油基乳化钻井液是一种特殊的油包水人工合成油基钻井液，它是一种具有良好流变性能的饱和烃类钻井液，因为气制油基钻井液具较好的粘温指数和低温流变性特征、具有较好的环境可接受性和技术施工安全性，因此在海洋深水钻井和环境要求比较高的油田中得到广泛应用。气制油基钻井液是国外80年代开始研制，90年代用于现场并取得成功的一种新 的钻井液体系。气制油的应用，使油基钻井液扩大了应用范畴；气制油无毒，可生物降解，对环境无污染；气制油基钻井液润滑性好，粘温性优异，特别适用于大斜度井、水平井、海洋深水井的钻探。以气制油为基础油所配置的乳化钻井液高温高压滤失量相对于柴油基和白油
基要高。目前气制油基钻井液研究和应用较白油基和柴油基晚，现场应用中存在以下不足I.气制油基钻井液处理剂配套性不强、适应能力差；2.气制油基泥浆抗温性能较差；3.高温、高密度气制油基乳化钻井液均存在粘度高、切力大、破乳电压不稳定、抗盐性能差等不足；当水相中氯化钙浓度大于300000ppm时，钻井液性能很难调配，影响了油基钻井液的钻进速度与应用范围。4.气制油基乳化钻井液滤失量大。为了解决上述问题，我们提供了一种抗污染能力强，塑性粘度低，抗盐性好，抗温性好的气制油基乳化钻井液体系，其流变性符合理想假塑性流体的流变模型。
发明内容
本发明涉及一种以气制油为基础油的油包水乳化钻井液及其制备方法。克服了现有气制油基钻井液的不足，解决了气制油基钻井液的抗盐能力，抗温能力。其特征在于水相中氯化钙盐水的浓度可以从5%达至饱和，抗温达到200°C以上。另外，流变参数可调空间大，调整主乳，辅乳，和润湿剂的加量可将流变参数调至理想的流变参数，利于快速钻井，并具有较好的环境可接受性。本发明的技术方案如下一种气制油基高温乳化钻井液，其特征是按下述体积份数配制而成以气制油与氯化钙水溶液总体积为100份油相与水相的体积比95 5到70 30之间，氯化钙盐水浓度可以从5%至饱和，水相中氯化钙的浓度依所钻地层水的活度而定，气制油基钻井液中水相的活度，应与钻进页岩地层水的活度相当。当页岩中水的活度等于钻井液中水的活度时，可以有效地减少钻进页岩地层出现的各种复杂问题。其他材料按油、水总体积100份计算的体积质量百含量如下主乳化剂O. 8-2. O份，辅乳化剂I. 0-2. 5份，润湿剂O. 6-1. 5 份，钻井液用有机土 I. 5-4. O份，碱度调节剂2. 0-5. O份，
降滤失剂2. · 5-6. 5份，加重剂加量按工程设计所需的钻井液安全密度进行调节。所述钻井液密度可加重至2. 45g/cm3以上，加重剂为重晶石。所述基础液-油相为气制油。所述主乳化剂为原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物。所述辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述润湿剂为脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物。所述碱度调节剂为氧化钙。所述降滤失剂为氧化浙青。本发明的气制油基乳化钻井液的制备方法可以采用通用的方法也可以采用如下步骤I)将所需要的气制油，主乳化剂，辅乳化剂和润湿剂加入高搅杯中，在高速搅拌仪上高速搅拌5分钟；2)加入氯化钙水溶液并高速搅拌15-20分钟；3)加入有机土、氧化钙和降滤失剂并高速搅拌10-15分钟；4)根据密度要求加入需要量的重晶石，高速搅拌20-25分钟。所述的高速搅拌仪高速搅拌的速度为10000_12000r/min。所述的总的高搅时间在50-60分钟之间。本发明中原料可以在试剂公司购买，也可以按照下列的条件获取润湿剂脂肪酸与多乙烯多胺先在162°C，然后在190°C制的缩合反应产物。钻井液用有机土 季胺盐表活剂与钠搬土反应的产物。我们研究的气制油基高温高密度钻井液具有以下优点I)处理剂配套齐全；2)抗盐能力突出，水相中氯化钙浓度达到饱和时钻井液破乳电压达到600V以上；3)抗温性能好，200°C时的高温、高压(HTHP)滤失量可控制在8mL以内；4)流变参数可调空间大，可将钻井液流变调整到理想流变参数，有利于快速钻井;5)抗污染能力强，抗钻屑污染和抗水侵的能力可达20% ；6)基础油为气制油，易生物降解，利于环境保护。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据上述本发明的技术方案和实施情况来确定具体的实施方式。下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。实施例I配置密度为I. 92/cm3,油水比为70/30的气制油基乳化钻井液用量筒量取245ml气制油倒入高搅杯中，依次加入主乳_原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物3. 85g，辅乳-十二烷基苯磺酸钠7. Og,润湿剂-脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物2. 45g，在高速搅拌仪上在10000r/min的转速下搅拌5分钟，使之溶解；加入25%氯化隹丐水溶液105ml,继续搅拌15分钟；再加入有机土 7g、氧化|丐10. 5g、降滤失剂-氧化浙青19.25g，继续搅拌10分钟；加入重晶石605g，继续搅拌20分钟，所需气制油基钻井液配制完成。将配好的油基钻井液装入老化罐中，在200°C条件下热滚16小时，取出降温、冷却后倒入高搅杯中，在高速搅拌仪上在10000r/min转速下搅拌10分钟，在66°C (150 °F)测定钻井液流变性能；流变参数测量完后，用流变仪在转速为600r/min下搅拌I分钟，迅速用破乳电压仪测定钻井液破乳电压(ES)，最后测量钻井液在200°C下的HTHP滤失量。 实施例2配置密度为2. 12g/cm3,油水比为80/20的气制油基乳化钻井液用量筒量取240ml气制油倒入高搅杯中，依次加入主乳-原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物3. 3g，辅乳-十二烷基苯磺酸钠6. Og,，润湿剂-脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物2. 45g，在高速搅拌仪上在11000r/min的转速下搅拌5分钟，使之溶解；加入30%氯化韩水溶液60ml,继续高搅15分钟；再加入有机土 6g、氧化韩9g、降滤失剂-氧化浙青16. 5g，继续搅拌10分钟；加入重晶石750g，继续搅拌25分钟，所需气制油基钻井液配制完成。将配好的油基钻井液装入老化罐中，在200°C热滚16小时，取出降温冷却后，倒入高搅杯中，在高速搅拌仪上在转速为11000r/min下搅拌10分钟，在66°C (150 °F)测定钻井液流变性能。流变参数测量完后，用流变仪在转速600r/min下搅拌I分钟，迅速用破乳电压测定仪测定钻井液破乳电压(ES)，最后测量钻井液200°C下的HTHP滤失量。实施例3配置密度为2. 45g/cm3,油水比为90/10的气制油基乳化钻井液用量筒量取270ml气制油倒入高搅杯中，依次加入主乳-原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物2. 4g，辅乳-十二烷基苯磺酸钠5. 40g,，润湿剂-脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物3. Og,在高速搅拌仪上在12000r/min的转速下搅拌5分钟，使之溶解；加入40%氯化韩水溶液30ml,继续搅拌15分钟；再加入有机土 6g、氧化韩9g、降滤失剂-氧化浙青16. 5g，继续搅拌15分钟；加入重晶石1160g，继续搅拌25分钟，所需气制油基乳化钻井液配制完成。将配好的油基钻井液装入老化罐中，在200°C热滚16小时，取出降温冷却后，倒入高搅杯中，在高速搅拌仪上在转速为12000r/min下搅拌10分钟，在66°C (150 °F)测定钻井液流变性能。流变参数测量完后，用流变仪在转速600r/min下搅拌I分钟，迅速用破乳电压测定仪测定钻井液破乳电压(ES)，最后测量钻井液200°C下的HTHP滤失量。实施4配置密度为2. 12g/cm3,油水比为90/10的气制油基乳化钻井液用量筒量取270ml气制油倒入高搅杯中，依次加入主乳-原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物2. 4g，辅乳-十二烷基苯磺酸钠5. 4g，润湿剂-脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物3. Og，在高速搅拌仪上在12000r/min的转速下搅拌5分钟，使之溶解；加入饱和氯化隹丐水溶液30ml,继续高搅20分钟；再加入有机土 6g,,氧化韩9g,降滤失剂-氧化浙青16. 5g，高搅15分钟；加入重晶石750g，高搅20分钟，所需气制油基乳化钻井液配制完成。将配好的油基钻井液装入老化罐中，在200°C热滚16小时，取出降温冷却后，倒入高搅杯中，在高速搅拌仪上在转速为12000r/min下搅拌10分钟，在66°C (150 °F)测定钻井液流变性能。流变参数测量完后，用流变仪在转速600r/min下搅拌I分钟，迅速用破乳电压测定仪测定钻井液破乳电压(ES)，最后测量钻井液200°C下的HTHP滤失量。
实施例5配置密度为2. 05g/cm3,油水比为85/15的气制油基乳化钻井液用量筒量取255ml气制油倒入高搅杯中，依次加入主乳_原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物2. 4g、辅乳-十二烷基苯磺酸钠5. 4g、润湿剂-脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物3. 3g，在高速搅拌仪上在12000r/min的转速下搅拌5分钟，使之溶解；加入5%氯化隹丐水溶液45ml,继续搅拌15分钟；再加入有机土6g,氧化Ii9g,降滤失剂-氧化浙青16. 5g,继续搅拌15分钟，加入重晶石695g，高搅25分钟，所需气制油基乳化钻井液配制完成。将配好的油基钻井液装入老化罐中，在200°C热滚16小时，取出降温冷却后，倒入高搅杯中，在高速搅拌仪上在转速为12000r/min下搅拌10分钟，在66°C (150 °F)测定钻井液流变性能。流变参数测量完后，用流变仪在转速600r/min下搅拌I分钟，迅速用破乳电压测定仪测定钻井液破乳电压(ES)，最后测量钻井液200°C下的HTHP滤失量。实施例6配置密度为2. 21g/cm3,油水比为95/5的气制油基乳化钻井液用量筒量取285ml气制油倒入高搅杯中，依次加入主乳-原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物6. Og、辅乳-十二烷基苯磺酸钠7. 5g、润湿剂-脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物4. 5g，在高速搅拌仪上在12000r/min的转速下搅拌5分钟，使之溶解；加入25%氯化隹丐水溶液15ml,继续搅拌10分钟；再加入有机土 6g,氧化|丐15g,降滤失剂-氧化浙青16. 5g，继续搅拌15分钟，加入重晶石765g，继续搅拌25分钟，所需气制油基乳化钻井液配制完成。将配好的油基钻井液装入老化罐中，在200°C热滚16小时，取出降温冷却后，倒入高搅杯中，在高速搅拌仪上在转速为12000r/min下搅拌10分钟，在66°C (150 °F)测定钻井液流变性能。流变参数测量完后，用流变仪在转速600r/min下搅拌I分钟，迅速用破乳电压测定仪测定钻井液破乳电压(ES)，最后测量钻井液200°C下的HTHP滤失量。实施例7配置密度为2. 02g/cm3,油水比为91/9的气制油基乳化钻井液用量筒量取273ml气制油倒入高搅杯中，依次加入主乳-原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物5. 4g、辅乳-十二烷基苯磺酸钠4. 5g、润湿剂-脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物4. 5g，在高速搅拌仪上在12000r/min的转速下搅拌5分钟，使之溶解；加入25%氯化钙水溶液27ml，继续搅拌20分钟；再加入有机土 6g、氧化钙15g、降滤失剂-氧化浙青
19.5g，继续搅拌10分钟，加入重晶石690g，继续搅拌25分钟，所需气制油基乳化钻井液配制完成。将配好的油基钻井液装入老化罐中，在210°C热滚16小时，取出降温冷却后，倒入高搅杯中，在高速搅拌仪上在转速为12000r/min下搅拌10分钟，在66°C (150 °F)测定钻井液流变性能。流变参数测量完后，用流变仪在转速600r/min下搅拌I分钟，迅速用破乳电压测定仪测定钻井液破乳电压(ES)，最后测量钻井液210°C下的HTHP滤失量。对各个实施例的乳化钻井液的性能评价，结果见表I。
表I
权利要求
1.一种气制油基油包水乳化钻井液及制备方法，其特征是按下述体积份数配制而成以气制油与氯化钙水溶液总体积为100份油相与水相的体积比95 5到70 30之间，氯化钙盐水浓度5% 饱和； 其他材料按油、水总体积计算的体积质量百分含量如下 主乳化剂O. 8 2. O份， 辅乳化剂I. O 2. 5份， 润湿剂O. 6 I. 5份， 钻井液用有机土 I. 5 4. O份， 碱度调节剂2. O 5. O份， 降滤失剂2. 5 6. 5份， 加重剂加量按工程设计所需的钻井液安全密度进行调节。
2.如权利要求I所述的钻井液，其特征是所述钻井液密度加重至2.45g/cm3以上，加重剂为重晶石。
3.如权利要求I所述的钻井液，其特征是所述主乳化剂为原松浆氧化后的妥尔油碱水解产物。
4.如权利要求I所述的钻井液，其特征是所述的辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。
5.如权利要求I所述的钻井液，其特征是所述润湿剂为脂肪酸与多乙烯多胺的缩合反应产物。
6.如权利要求I所述的钻井液，其特征是所述的碱度调节剂是氧化钙。
7.如权利要求I所述的钻井液，其特征是所述降滤失剂是氧化浙青。
8.权利要求I的气制油基油包水乳化钻井液的制备方法，其特征在于步骤如下 1)将所需要的气制油，主乳化剂，辅乳化剂和润湿剂加入高搅杯中，在高速搅拌仪上高速搅拌2 5分钟； 2)加入氯化钙水溶液并高速搅拌15 20分钟； 3)加入有机土、氧化钙和降滤失剂并高速搅拌10 15分钟； 4)根据密度要求加入需要量的重晶石，高速搅拌20 25分钟。
9.如权利要求8的方法，其特征是所述的高速搅拌仪的高搅速度为10000 12000r/min0
全文摘要
本发明涉及一种气制油基油包水乳化钻井液及制备方法，以气制油与氯化钙水溶液总体积为100份油相与水相的体积比95∶5到70∶30之间，氯化钙盐水浓度5%～饱和；将所需要的气制油，主乳化剂，辅乳化剂和润湿剂加入高搅杯中，高速搅拌2-5分钟；加入氯化钙水溶液并高速搅拌15分钟；加入有机土、氧化钙和降滤失剂并高速搅拌10分钟；根据密度加入需要量的重晶石，高速搅拌25分钟。本发明克服了现有气制油基钻井液的不足，解决了气制油基钻井液的抗盐能力，抗温能力。抗温达到200℃以上。
文档编号C09K8/36GK102796497SQ20121033043
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者潘代奇, 李银素, 姜兰兰, 曾瑶, 江宏, 黄献西, 刘雪婧, 荆鹏, 刘刚, 罗建生, 张行知, 陈俊生 申请人:天津中海油服化学有限公司, 中海油田服务股份有限公司