油基钻井液及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种油基钻井液及其制备方法，主要解决现有技术中油基钻井液乳液稳定性能差、不耐高温的问题。本发明通过以质量份数计包括以下组份：（1）60~90份的基础油；（2）10~40份的水；（3）2~5份的有机土；（4）0.5~5份的式（I）所示的乳化剂；（5）0~3份的碱性物质；（6）0.5~3份的增粘剂；（7）0.5~3份的降滤失剂等的油基钻井液及其制备方法的技术方案，较好的解决了该问题，可用于强水敏、高温地层及需要钻大位移特殊井、海上水平井等场合的钻井作业中。，（I）
【专利说明】油基钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油基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、准噶尔、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、超深井的地层温度也会越来越高，地 层的高温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温、超高温地层，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，又称油包水钻井液，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%以内的一般叫做全油基钻井液，不称为油包水钻井液），但抗高温达180°C 以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烯醚硫酸铵和壬基酚聚氧乙烯醚的混合 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申请公布了一种高温油包水钻井液，虽然耐温能到240°C，但其须借助辅助乳 化剂及氧化钙的存在才能达到应用效果。油基钻井液由于基液以油为主，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 剂为长碳链脂肪酸酰胺、长碳链烷基苯磺酸钙、聚烯烃羧酸酯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等报道了聚氧乙烯烷基酚醚 乙酸盐、双尾链聚氧乙烯磺酸盐、烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子表活剂在强化采油方面的 应用，但未涉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。
[0005] 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，以解决现有油基钻井液乳液稳定性能差、不耐盐、不耐温的问题。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。发明所述的正是这种高含水量情况下，适合于以脂肪酰基二胺聚氧烯醚为乳化 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基钻井液乳液稳定性能差、不耐 高温的问题，提供一种新的油基钻井液。此油基钻井液具有耐温性能好、乳液稳定性能佳的 优点，可用于强水敏、高温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油基钻井液的制 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：一种油基钻井液，以质 量份数计包括以下组份： (1) 6(Γ90份的基础油； (2) 1(Γ40份的水； (3) 2?5份的有机土； (4) 0· 5?5份的式（I)所示的乳化剂； (5) (Γ3份的碱性物质； (6) 0. 5~3份的增粘剂； (7) 0. 5~3份的降滤失剂；
【权利要求】
1. 一种油基钻井液，以质量份数计包括以下组份： (1) 6(Γ90份的基础油； (2) 1(Γ40份的水； (3) 2?5份的有机土； (4) 0. 5?5份的式（I)所示的乳化剂； (5) (Γ3份的碱性物质； (6) 0. 5~3份的增粘剂； (7) 0. 5~3份的降滤失剂；
其中R1为含C8?C3tl饱和或不饱和烃基，R2为氢或者R 3CO, R3为C8?C3tl饱和或不饱 和的煙基，X = 1?10, y = 1?40, ζ = 0?40。
2. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于所述的基础油为柴油、白油、液体石 蜡、合成油中的一种或一种以上的混合物。
3. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于所述的水为l~30wt%电解质水溶液。
4. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于所述的有机土为为碳链长度C12I18 的长链季铵盐改性的膨润土或碳链长度C12I18的长链季铵盐改性的蒙脱土。
5. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于R1和R3为C11?C 23的饱和或不饱 和烃基、或C11?C23的饱和烃基和不饱和烃基的混合烃基。
6. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于所述的x=2~6, y=l~20, ζ=(Γ30。
7. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于所述的碱性物质为碱金属碳酸盐、 碱金属氧化物、氧化钙或氢氧化钙中的至少一种。
8. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于所述的增粘剂为顺丁橡胶、丁苯橡 胶、乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸烷基酯、天然浙青或氧化浙青中的一种或一种以上的混合物。
9. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于所述的降滤失剂为长链有机胺改性 腐植酸、天然浙青、氧化浙青中的一种或一种以上的混合物。
10. 根据权利要求1所述的油基钻井液，其特征在于所述的油基钻井液的制备方法包 括以下步骤： (a) R1Conh(CH2)XNR2CH2CH 2OH (即脂肪酰基羟乙基二胺）的制备 在碱性催化剂存在下R1COOCH3 (即脂肪酸甲酯）与Nh2(CH2)xNHCH2CH 2OH (即羟乙基二 胺)在8(T220°C的温度下反应2?24小时，反应结束后优选减压蒸馏除去未反应的原料和 生成的甲醇得到所述脂肪酰基羟乙基二胺；其中，脂肪酸甲酯与羟乙基二胺的摩尔比为1 :
0. Γ6 ； (b) R1CONH(CH2)xNR2(CH2CH 2O)y-(OECHCH3O)zH (即脂肪酰基二胺聚氧烯醚）的制备： 在碱性催化剂存在下，步骤（a)所合成的脂肪酰基羟乙基二胺与所需的环氧乙烷或环 氧丙烷在反应温度为85?180°C，压力小于0. SOMPa表压条件下进行反应得到所述的肪酰 基二胺聚氧烯醚；所述碱性催化剂优选氢氧化钙、氧化钙中的至少一种；催化剂用量优选 为脂肪酰基羟乙基二胺质量的0. 5?6. 0% ; (c)将（b)合成的脂肪酰基二胺聚氧烯醚与基础油、水、有机土、所述的碱性物质、增粘 齐U、降滤失剂混合均匀，得到所述油基钻井液。
【文档编号】C09K8/32GK104232036SQ201310237087
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】陈安猛, 沈之芹, 李应成, 何秀娟 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院