钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液的制作方法与工艺

文档序号:12838258阅读:222来源:国知局
本发明涉及石油化工钻井领域,具体地,涉及一种钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。

背景技术:
油基钻井液是以油作为连续相的钻井液,与水基钻井液相比,油基钻井液具有抑制性强、润滑性好、抗盐侵、抗钙侵、对油气储层损害程度较小等多种优点。显然,油基钻井液的强抑制性、强润滑性和良好的储层保护性能使其更适合于造斜井段与长水平井段的钻井。然而,目前发展的油基钻井液技术还不够完善,主要表现在如下几个方面。(1)抗高温能力不足:随着井深的增加及井底温度的升高,对油基钻井液的抗温性要求也在逐渐提升。(2)密度普遍不高:常规密度的油基钻井液已不能满足高压地层对钻井液的密度要求,而提高钻井液密度又会带来诸如流变性差的问题。含土相油包水钻井液主要通过有机土来提高油基钻井液体系的悬浮性,通常的组成是:基础相油或者合成基油作为外相;无机盐,溶解在内相水中(通常为30%CaCl2的水溶液);其他添加剂例如助悬剂、降滤失剂、润湿剂、乳化剂、提切剂等。其中,由于含有有机土作为土相,使得这样的含土相油包水钻井液存在抗温性不高、储层损害大、密度难以提高这样的问题,而现有的无土相油包水钻井液通过采用提切剂代替含土相油包水钻井液中的土相,这样的钻井液具有抗高温、低储层损害、高密度的优点,但是现有的无土相的油包水钻井液仍然难以获得较高的抗温性能和较高的密度,难以实现对高压深井的石油油气等的开采。

技术实现要素:
本发明的目的在于克服现有的无土相油包水钻井液存在的抗温性能较差且密度较低的缺陷,提供一种能够在无土相情况下仍获得抗温性能较高的且密度较高的钻井液的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。为了实现上述目的,本发明提供一种钻井液的添加剂组合物,该组合物含有乳化剂和提切剂,所述乳化剂为下式(1)所示的化合物中的一种或多种,所述提切剂为二聚酸-有机胺共聚物,该共聚物包括来自二聚酸的结构单元、来自烷基胺的结构单元以及来自芳香胺的结构单元,其中,所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚体,所述烷基胺为C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种,所述芳香胺为苯胺和苯环上被C1-C3的烷基单点取代的或多点取代的苯胺中的一种或多种;式(1)式(1)中,两个R1各自独立地选自任选被基团Y取代的C14-C30的烷基和任选被基团Y取代的具有碳碳双键的C14-C30的不饱和烷基,基团Y各自独立选自以下式所示的基团:n为1-8的整数;n个X各自独立地选自H和-C(O)-R2,且至少有一个X为-C(O)-R2,R2选自羧基、C1-C6的烷基、C3-C8的环烷基、被羧基取代的C1-C6的烷基、被羧基取代的C3-C8的环烷基、被羧基和C1-C4的烷基取代的C3-C8的环烷基、具有碳碳双键的C2-C6的不饱和烷基、具有碳碳双键的C3-C8的不饱和环烷基、被羧基取代的且具有碳碳双键的C2-C6的不饱和烷基、以及被羧基和C1-C4的烷基取代的且具有碳碳双键的C3-C8的不饱和环烷基。本发明还提供了含有上述添加剂组合物的超高温超高密度无土相油包水钻井液。在无土相油包水钻井液含有本发明的含有所述乳化剂和提切剂的钻井液的添加剂组合物下,能够获得具有较高抗温性能和较高密度的无土相油包水钻井液,例如所述钻井液具有抗240℃以上的抗温性能,其密度为2.6g/cm3以上。本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。本发明提供了一种钻井液的添加剂组合物,该组合物含有乳化剂和提切剂,所述乳化剂为下式(1)所示的化合物中的一种或多种,所述提切剂为二聚酸-有机胺共聚物,该共聚物包括来自二聚酸的结构单元、来自烷基胺的结构单元以及来自芳香胺的结构单元,其中,所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚体,所述烷基胺为C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种,所述芳香胺为苯胺和苯环上被C1-C3的烷基单点取代的或多点取代的苯胺中的一种或多种;式(1)式(1)中,两个R1各自独立地选自任选被基团Y取代的C14-C30的烷基和任选被基团Y取代的具有碳碳双键的C14-C30的不饱和烷基,基团Y各自独立选自以下式所示的基团:n为1-8的整数;n个X各自独立地选自H和-C(O)-R2,且至少有一个X为-C(O)-R2,R2选自羧基、C1-C6的烷基、C3-C8的环烷基、被羧基取代的C1-C6的烷基、被羧基取代的C3-C8的环烷基、被羧基和C1-C4的烷基取代的C3-C8的环烷基、具有碳碳双键的C2-C6的不饱和烷基、具有碳碳双键的C3-C8的不饱和环烷基、被羧基取代的且具有碳碳双键的C2-C6的不饱和烷基、以及被羧基和C1-C4的烷基取代的且具有碳碳双键的C3-C8的不饱和环烷基。根据本发明,尽管所述乳化剂和提切剂可以按照任意比例配合使用,并获得能够促进钻井液提高密度和抗温性能的添加剂组合物,但是,为了能够使得所述乳化剂和提切剂能够更好地配合,优选情况下,所述乳化剂和提切剂的重量比为100:5-200,更优选为100:5-100,更进一步优选为100:10-80,最优选为100:12-70,例如100:25-50(这里的提切剂是以二聚酸-有机胺共聚物进行计量的)。特别优选地,本发明的添加剂组合物为乳化剂和提切剂的组合。根据本发明,所述乳化剂为上述式(1)所示的化合物中的一种或多种。式(1)所示的化合物为两端具有长链饱和的和/或不饱和烷基长链且中间具有短烷基链的梳形结构的化合物。这样的梳形结构的化合物能够通过增大乳化界面膜强度的作用,并与所述提切剂进行配合以稳定乳液,来实现提高钻井液的密度和抗温性能的目的。其中,优选情况下,式(1)中,两个R1各自独立地选自任选被基团Y取代的C14-C20的烷基和任选被基团Y取代的具有碳碳双键(优选为5个以下,例如可以为1个、2个或3个碳碳双键)的C14-C20的不饱和烷基;n为1-6的整数;R2选自羧基、C1-C4的烷基、C4-C6的环烷基、被羧基取代的C1-C4的烷基、被羧基取代的C4-C6的环烷基、被羧基和甲基取代的C4-C6的环烷基、具有碳碳双键(优选为1-3个碳碳双键,例如可以为1个、2个或3个碳碳双键)的C2-C4的不饱和烷基、具有碳碳双键(优选为5个以下,,例如可以为1个、2个或3个碳碳双键)的C4-C6的不饱和环烷基、被羧基取代的且具有碳碳双键(优选为1-3个碳碳双键,例如可以为1个、2个或3个碳碳双键)的C2-C4的不饱和烷基、以及被羧基和甲基取代的且具有碳碳双键(优选为5个以下,,例如可以为1个、2个或3个碳碳双键)的C4-C7的不饱和环烷基。更优选地,式(1)中,两个R1各自独立地选自任选被基团Y取代的C15-C18的烷基和任选被基团Y取代的具有碳碳双键的C15-C18的不饱和烷基;n为1-4的整数,例如1、2、3或4。根据本发明,两个R1各自独立地进行选择,可以相同也可以不同,其中,作为R1的具体实例例如可以包括以下基团:-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3、-(CH2)8-CH(Y)-(CH2)7-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-(CH2)8-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)7-CH3、-(CH2)16-CH3、-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH2-CH(Y)-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH(Y)-(CH2)5-CH3、-(CH2)8-CH(Y)-CH2-CH=CH-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH2-CH2-CH=CH-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-CH2-CH=CH-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-CH2-CH(Y)-(CH2)5-CH3、-(CH2)8-CH(Y)-CH2-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH2-CH2-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-CH2-CH2-CH(Y)-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-CH2-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)4-CH3、-(CH2)14-CH3、-(CH2)13-CH3。其中,基团Y如上文所述的,选自这些基团上连接的虚线表示连接R1上的碳原子的连接位点。根据本发明,其中,作为基团R2的具体实例例如可以包括:羧基、甲基、乙基、丙基、环戊基、环己基、-CH2-COOH(认为是被一个羧基取代的C1烷基)、-(CH2)2-COOH(认为是被一个羧基取代的C2烷基)、-CH(CH2-COOH)2(认为是被两个羧基取代的C3烷基)、根据本发明,上述乳化剂可以为市售品,也可以通过本领域常规的方法制得,优选情况下,所述乳化剂的制备方法包括:将式(2)所示的多胺化合物与式R1'-COOH所示的羧酸中的一种或多种进行酰胺化反应,将反应后的产物与R2-COOH所示的羧酸及其酸酐中的一种或多种进行接触反应;式(2)其中,R2和n为上文中所描述的,这不再赘述。而R1'选自C14-C30的烷基和具有碳碳双键的C14-C30的不饱和烷基。其中,作为式R1'-COOH所示的羧酸的具体实例例如可以包括:COOH-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3(也称作油酸)、COOH-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)4-CH3(也称作亚油酸)、COOH-(CH2)16-CH3(也称作十八烷酸)、COOH-(CH2)14-CH3(也称作十六烷酸或棕榈酸)、COOH-(CH2)13-CH3(也称作十五烷酸)。其中,作为式R2-COOH所示的羧酸及其酸酐的具体实例例如可以包括:HOOC-COOH(草酸)、CH3-COOH(乙酸)、CH3-COO-CO-CH3(乙酸酐)、HOOC-CH2-COOH(丙二酸)、HOOC-CH2-CH2-COOH(丁二酸)、HOOC-CH2-CH(COOH)-CH2-COOH(丙三酸)、(丁二酸酐)、(1,2-环己二酸)、(1,2-环己二酸酐)、顺丁烯二酸、(马来酸酐)、(甲基纳迪克酸酐)、(纳迪克酸酐)。根据本发明,式(2)所示的多胺化合物的具体实例例如可以包括:(称作二乙烯三胺)、(称作三乙烯四胺)、(称作四乙烯五胺)、(称作五乙烯六胺)。根据本发明,上述式(2)所示的多胺化合物与式R1'-COOH所示的羧酸进行的酰胺化反应主要是指式(2)所示的多胺化合物的伯胺与式R1'-COOH所示的羧酸的羧酸基之间的酰胺化反应,脱去水分子形成酰胺键,从而得到式(1’)所示的这样的链中部的仲氨还未被取代的化合物中的一种或多种。优选情况下,式(2)所示的多胺化合物与式R1'-COOH所示的羧酸的用量摩尔比为1:1.8-3,优选为1:1.8-2.2。根据本发明,优选情况下,所述酰胺化反应的条件包括:温度为220-230℃,pH值为7-9,时间为3-5小时。为了能够使得酰胺化反应更为充分,该方法还可以包括:先将式(2)所示的多胺化合物与式R1'-COOH所示的羧酸中的一种或多种在80-300r/min的搅拌速度下进行混合10-30min后再在80-300r/min的搅拌速度下进行酰胺化反应,并且,在酰胺化反应过程中采用分水器分水。根据本发明,将所述酰胺化反应后的产物与式R2-COOH所示的羧酸及其酸酐中的一种或多种进行接触反应,即可获得本发明的乳化剂。其中,所述酰胺化反应后的产物可以进行提纯获得所示的化合物,但是也可以无需提纯,直接将酰胺化反应后的产物与式R2-COOH所示的羧酸及其酸酐中的一种或多种进行接触反应,以便在两个酰胺键之间的仲氨上连接上-C(O)-R2取代基,从而形成具有梳形结构的式(1)所示的化合物。优选情况下,式(2)所示的多胺化合物与R2-COOH所示的羧酸及其酸酐的用量摩尔比为1:0.5-20,例如,式(2)所示的多胺化合物与R2-COOH所示的羧酸及其酸酐的用量摩尔比为1:1.8-2.2、1:3.6-4.4、1:5.4-6.6、1:7.2-8.8、1:9-11、1:10.8-13.2。根据本发明,当R1'-COOH所示的羧酸为具有碳碳双键的不饱和羧酸时,且在所述接触反应过程中采用的式R2-COOH所示的羧酸及其酸酐也存在碳碳双键,那么在所述接触反应过程中,还可能发生式R2-COOH所示的羧酸及其酸酐的碳碳双键与所述酰胺化反应的产物中的具有的碳碳双键进行的加成反应,从而获得式(1)所示的R1被基团Y所取代的化合物。尽管本发明对此并无特别的限定,但是这种情况所得到的化合物也包括与本发明所述的乳化剂中。根据本发明,优选情况下,所述接触反应的条件包括:温度为75-90℃,pH值为7-9,时间为6-10小时。为了能够使得酰胺化反应更为充分,该方法还可以包括:先将酰胺化反应所得产物与式R2-COOH所示的羧酸及其酸酐中的一种或多种200-500r/min下搅拌进行接触反应,并且,在接触反应过程中采用分水器分水。根据本发明,需要说明的是,本发明的乳化剂既可以是式(1)所示的化合物中的一种,如果通过上述制备方法制备的话,那么所述乳化剂就可以是将上述制备方法所制得的产物进行提纯分离后的所得的式(1)所示的化合物中的一种。但是,更为高效的操作是,本发明的乳化剂既可以是式(1)所示的化合物中的多种,即如果通过上述制备方法制备的话,那么所述乳化剂就可以是将上述制备方法直接所得的产物,无需经过提纯即可使用,换句话说,也可以认为,本发明的乳化剂为上述方法在不进行提纯下所制得的产物。根据本发明,作为本发明的组合物的另一种重要成分的是提切剂,如上文所描述的,所述提切剂为二聚酸-有机胺共聚物。其中,所述二聚酸是含有2个羧酸基团的二聚脂肪酸,其为油酸(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH))和亚油酸(CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH)的二聚体。这样的二聚酸可以通过本发明常规的方法获得,例如文献“张树林.二聚酸的合成与应用,《精细石油化工》,1995”中记载的方法,也可以是市售品(优选采用纯度在98重量%以上的)。根据本发明,为了获得性能更为适合于提高油包水钻井液的密度和抗温性能的组合物,优选地,所述烷基胺为十二烷基伯胺、十三烷基伯胺、十四烷基伯胺、十五烷基伯胺、十六烷基伯胺、十七烷基伯胺和十八烷基伯胺中的一种或多种,更优选为十二烷基伯胺和/或十八烷基伯胺。根据本发明,为了获得性能更为适合于提高油包水钻井液的密度和抗温性能的组合物,优选地,所述芳香胺为苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、2-乙基苯胺、3-乙基苯胺、4-乙基苯胺、2-丙基苯胺、3-丙基苯胺和4-丙基苯胺中的一种或多种,更优选为苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺和4-甲基苯胺中的一种或多种。在本发明的一种优选的实施方式中,所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚体,所述烷基胺为十二烷基伯胺或十八烷基伯胺,所述芳香胺为苯胺或3-甲基苯胺。根据本发明,为了获得性能更为适合于提高油包水钻井液的密度和抗温性能的组合物,所述来自二聚酸的结构单元、来自烷基胺的结构单元以及来自芳香胺的结构单元的摩尔比为1:0.3-1:0.2-1,更优选为1:0.3-0.8:0.2-0.7,更进一步优选为1:0.4-0.7:0.3-0.6。优选情况下,所述二聚酸-有机胺共聚物的重均分子量为2200-9000g/mol,绝对粘度为20000-150000cp。从获得更适合于提高油包水钻井液的密度和抗温性能的组合物上考虑,更优选地,所述二聚酸-有机胺共聚物的重均分子量为4000-9000g/mol,绝对粘度为100000-150000cp。更优选地,所述二聚酸-有机胺共聚物的重均分子量为5000-9000g/mol,绝对粘度为100000-150000cp。在本发明中,重均分子量是采用GPC凝胶色谱进行测量的重均分子量,绝对粘度为通过布氏粘度计进行测量的绝对粘度。根据本发明,作为提切剂的所述二聚酸-有机胺共聚物可以采用本领域常规的方法制得,例如所述二聚酸-有机胺共聚物的制备方法包括:将二聚酸、烷基胺和芳香胺进行共聚合反应,其中,所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚体,所述烷基胺为C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种,所述芳香胺为苯胺和苯环上被C1-C3的烷基单点取代的或多点取代的苯胺中的一种或多种。在该方法中,所述二聚酸、烷基胺和芳香胺如上文中所描述的,在此不再赘述。根据本发明,上述二聚酸、烷基胺和芳香胺之间进行共聚合反应主要是羧酸和胺基之间的脱水缩合反应。尽管只要采用本发明的二聚酸、烷基胺和芳香胺进行共聚合就可以获得具有优良性质的二聚酸-有机胺共聚物以作为油包水钻井液中的提切剂,但是为了获得绝对粘度和分子量更加适于油包水钻井液用的提切剂,所述二聚酸、烷基胺和芳香胺的摩尔用量比为1:0.3-1:0.2-1,更优选为1:0.3-0.8:0.2-0.7,更进一步优选为1:0.4-0.7:0.3-0.6。根据本发明,所述共聚合反应可以采用本领域的常规的方式进行,只要能够获得可作为所述组合物的提切剂用的二聚酸-有机胺共聚物即可,优选地,将二聚酸、烷基胺和芳香胺进行共聚合反应之前先将所述二聚酸、烷基胺和芳香胺混合,得到单体混合物;再在浓硫酸存在下,所得的单体混合物进行共聚合反应。根据本发明,如果先将所述二聚酸、烷基胺和芳香胺混合,得到单体混合物,可以使得单体在其后的聚合反应中更为充分接触反应,由于上述单体混合物的较粘,优选在较高的温度下进行混合,特别优选采用的混合的条件包括:温度为100-130℃,时间为20-30min。根据本发明,上述浓硫酸作为本发明的共聚合反应的催化剂,对其用量并没有特别的限定,只要能够催化本发明的共聚合反应进行即可,优选地,相对于所述二聚酸、烷基胺和芳香胺的总重量,所述浓硫酸的用量为0.3-1重量%。所述浓硫酸可以是硫酸的浓度为95重量%以上的硫酸溶液(优选为98重量%)。根据本发明,优选情况下,所述共聚合反应的条件包括:温度为150-180℃,时间为2-6h。更优选地,所述共聚合反应的条件包括:温度为155-175℃,时间为2-6h。进一步优选地,所述共聚合反应的条件包括:温度为160-170℃,时间为2-6h。为了能够促进所述共聚合反应的进行,可以将共聚合反应所产生的副产物水从反应体系中除去,该除去副产物水的方式为本领域的常规方法,在此不再赘述。当采用上述方法制得的二聚酸-有机胺共聚物时,这样的提切剂既可以是上述方法制得了二聚酸-有机胺共聚物,可以是在上述方法制得了二聚酸-有机胺共聚物后,直接采用稀释剂将其稀释至50-70重量%的浓度(即相对于稀释后的二聚酸-有机胺共聚物溶液的总重量,其中二聚酸-有机胺共聚物的含量为50-70重量%),或者本领域公知的其他方式制得含有所述二聚酸-有机胺共聚物的本发明的提切剂。本领域技术人员应当理解的是,作为共聚合反应的产物一般都不经过分离,而是认为所采用的单体基本完全反应,并且也是直接将共聚合反应的产物直接作为共聚物进行使用,因此方便起见,所述稀释剂可以在上述二聚酸-有机胺共聚物的制备方法中的共聚合反应完成后直接加入到所述共聚合反应的反应产物中,而无需将其中的二聚酸-有机胺共聚物进行纯化分离。通常意义上,本发明中所指的二聚酸-有机胺共聚物也是共聚合反应后并未进行纯化分离的产物,或者仅是如上文所述的将副产物水除去后的共聚合反应的产物。所述稀释剂例如可以为本领域常规采用的稀释剂,如妥尔油和/或妥尔油脂肪酸。根据本发明,所述添加剂组合物还可以含有本领域常规的用于钻井液的添加剂,例如可以包括降滤失剂、封堵剂、加重剂、CaO和润湿剂等中的一种或多种。这些其他的添加剂在加入到钻井液中时,可以认为是以本发明的添加剂组合物的形式形成钻井液,当然,也可以认为是这些其他的添加剂独立地作为钻井液的成分,而不是视为本发明的组合物的成分,这都包括在本发明的范围内。本发明还提供了一种超高温超高密度无土相油包水钻井液,该钻井液含有上述添加剂组合物。根据本发明,所述超高温超高密度无土相油包水钻井液含有本发明的添加剂组合物,可以获得较高的抗温性能和较高的密度,特别适用于处理高压深井作业。优选情况下,相对于所述钻井液的总量,所述添加剂组合物的含量为2重量%以下,更优选为1重量%以下。在满足该情况下,优选地,所述提切剂的用量使得所述二聚酸-有机胺共聚物的含量为1重量%以下(优选0.5重量%以下,更优选0.1重量%以下,更进一步优选0.01重量%以下),所述乳化剂的用了为1重量%以下(优选0.5重量%以下,更优选0.1重量%以下,更进一步优选0.02重量%以下)。根据本发明,所述油包水钻井液还可以含有用于无土相油包水钻井液中的常规的添加剂,优选情况下,所述油包水钻井液含有降滤失剂、封堵剂、加重剂、CaO和润湿剂中的一种或多种。其中,所述降滤失剂能够提高钻井液滤失造壁性,例如可以为磺甲基酚醛树脂(例如牌号为SMP-I、SMP-II)、磺甲基褐煤树脂(例如牌号为SPNH)和两性离子聚合物JT-888中的一种或多种,优选为SMP-II和/或SPNH。更优选地,所述降滤失剂的含量为0.1-2重量%,更优选为0.1-1重量%。其中,所述润湿剂能够提高钻井液润湿性能,防止卡钻等井下复杂状况,例如可以为改性磷脂(例如购自上海佑创实业有限公司FHGT-G牌号的改性磷脂)和脂肪酸甘油酯与表面活性剂混合物(如牌号为FK-1)中的一种或多种,优选为FHGT-G改性磷脂。更优选地,所述润滑剂的含量为0.1-1重量%。其中,所述封堵剂的作用为提高滤饼质量,例如可以为油溶性聚合物树脂(例如购自山东得顺源石油科技有限公司S-160牌号的聚合物树脂类)。优选地,所述封堵剂的含量为0.1-1重量%。其中,所述加重剂的作用为调节钻井液的密度达到所需密度,例如可以为重晶石(例如可以为硫酸钡含量在90重量%以上的重晶石)等。优选地,所述加重剂的含量为50-85重量%。其中,CaO的作用为皂化乳化剂、中和井下酸性气体,其可以由碳酸钙、氧化钙等提供。上述添加剂为的各种物质可以是市售品,也可以根据本领域常规的方法制得,这里不再赘述。根据本发明,作为所述超高温超高密度无土相油包水钻井液的油相可以由本领域常规的用于作为钻井液的油相提供,例如可以为3#白油(闪点为220℃,40℃运动粘度为3mm2/s,比重为0.85)、5#白油(闪点为220℃,40℃运动粘度为3.5mm2/s,比重为0.85)、7#白油(闪点为220℃,40℃运动粘度为4.1mm2/s,比重为0.85)、10#白油(闪点为220℃,40℃运动粘度为4.5mm2/s,比重为0.85)、15#白油(闪点为220℃,40℃运动粘度为5.6mm2/s,比重为0.85)等中的一种或多种。其中,所述油相的用量使得所述钻井液的油水比(体积比)为85:15至94:6,优选为90:10。其中,所采用的水可以为本领域常规的水,优选采用CaCl2浓度为20-40重量%的CaCl2的水溶液。根据本发明,所述超高温超高密度无土相油包水钻井液能够获得较高的抗温性能和较高的密度,例如该钻井液具有抗240℃以上的抗温性能,其密度为2.6g/cm3以上(热滚前后的密度能够保持基本不变)。以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下例子中,重均分子量是采用GPC凝胶色谱(实验仪器为美国waters公司的凝胶色谱仪,型号为E2695)进行测量;分子量分布指数是采用GPC凝胶色谱测量所得的重均分子量和数均分子量的比值。乳化剂制备例1(1)将反应物按摩尔比四乙烯五胺:亚油酸=1:2.2(即以伯胺基团计的四乙烯五胺的用量与亚油酸的用量的摩尔比为1:1.1)混合,并在250r/min下搅拌40min,然后将得到的混合物的pH值调节至9,接着在230℃下反应3小时,同时采用分水器分水,而后冷却至室温;(2)将步骤(1)的反应产物与丙二酸混合(四乙烯五胺的用量与丙二酸的用量的摩尔比为1:0.6),然后将得到的混合物的pH值调节至8,接着在90℃下,并在400r/min的速度下搅拌反应6h,得到乳化剂A1。经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测,乳化剂A1中含有酰胺基团、不饱和双键和羧基,且具有梳形结构。乳化剂制备例2(1)将反应物按摩尔比二乙烯三胺:油酸=1:2(即以伯胺基团计的二乙烯三胺的用量与油酸的用量的摩尔比为1:1)混合,并在250r/min下搅拌20min,然后将得到的混合物的pH值调节至7,接着在225℃下反应5小时,同时采用分水器分水,而后冷却至室温;(2)将步骤(1)的反应产物与草酸混合(二乙烯三胺的用量与草酸的用量的摩尔比为1:1.2),然后将得到的混合物的pH值调节至7,接着在75℃下,并在500r/min的速度下搅拌反应10h,得到乳化剂A2。经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测,乳化剂A2中含有酰胺基团、不饱和双键和羧基,且具有梳形结构。乳化剂制备例3(1)根据乳化剂制备例1的方法进行;(2)将步骤(1)的反应产物与马来酸酐混合(二乙烯三胺的用量与以酸酐基团计的马来酸酐的用量的摩尔比为1:1.2),然后将得到的混合物的pH值调节至9,接着在80℃下,并在500r/min的速度下搅拌反应8h,得到乳化剂A3。经红外、核磁共振氢谱和碳谱分析检测,乳化剂A3中含有酰胺基团、不饱和双键和羧基,且具有梳形结构以及长链烷基链连接有基团提切剂制备例1(1)将摩尔比为1:0.5:0.5的二聚酸(上海和氏璧化工有限公司牌号Pripol1013,以下同)、十二烷基伯胺和苯胺加入到反应容器中,在120±2℃下搅拌30min,得到混合均匀的单体混合物;(2)向上述单体混合物中滴加入浓硫酸(浓度为98重量%,加入量为单体混合物的量的0.5重量%)(约2min加完),在配置有冷凝排水装置下,在160±5℃下反应2h,所得反应产物为二聚酸-有机胺共聚物,其重均分子量为6500g/mol,绝对粘度为125000cp。向二聚酸-有机胺共聚物中加入稀释剂妥尔油(购自济南金泉化工有限公司,牌号F1,以下同),将二聚酸-有机胺共聚物稀释至50重量%的浓度,得到本发明的提切剂B1,该液体为橙色液体。提切剂制备例2(1)将摩尔比为1:0.5:0.5的二聚酸、十二烷基伯胺和3-甲基苯胺加入到反应容器中,在120±2℃下搅拌30min,得到混合均匀的单体混合物;(2)向上述单体混合物中滴加入浓硫酸(浓度为98重量%,加入量为单体混合物的量的0.5重量%)(约2min加完),在配置有冷凝排水装置下,在170±5℃下反应6h,所得反应产物为二聚酸-有机胺共聚物,其重均分子量为6000g/mol,绝对粘度为118000cp。向二聚酸-有机胺共聚物中加入稀释剂妥尔油,将二聚酸-有机胺共聚物稀释至70重量%的浓度,得到本发明的提切剂B2,该液体为橙色液体。提切剂对比例1根据提切剂制备例1所述的方法,所不同的是,采用正戊胺代替十二烷基伯胺作为单体之一,所得反应产物为二聚酸-有机胺共聚物,其重均分子量为3800g/mol,绝对粘度为55000cp,并随后得到本发明的提切剂D1,该液体为橙色液体。提切剂对比例2根据提切剂制备例1所述的方法,所不同的是,采用单体是摩尔比为1:1的二聚酸和十二烷基伯胺,而不采用苯胺,所得反应产物的重均分子量为3900g/mol,绝对粘度为57000cp,并随后得到本发明的提切剂D2,该液体为橙色液体。实施例1本实施例用于说明本发明的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。配方为:1重量%的CaO,0.01重量%的乳化剂A1,0.005重量%的提切剂B2(以二聚酸-有机胺共聚物计),80重量%的重晶石(购自四川正蓉公司),以及CaCl2的水溶液(该溶液中CaCl2浓度为30重量%)和3#白油(购自杭州福达精细油品有限公司)(使得油水为90:10),从而制得钻井液X1,密度为2.61g/cm3。实施例2本实施例用于说明本发明的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。根据实施例1所述的方法,不同的是,采用乳化剂A3代替乳化剂A1,并且,提切剂B2的用量为0.01重量%,从而制得钻井液X2,密度为2.61g/cm3。实施例3本实施例用于说明本发明的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。根据实施例1所述的方法,不同的是,乳化剂A1的用量为0.02重量%,从而制得钻井液X3,密度为2.61g/cm3。实施例4本实施例用于说明本发明的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。根据实施例2所述的方法,不同的是,乳化剂A3的用量为0.02重量%,从而制得钻井液X4,密度为2.61g/cm3。对比例1根据实施例1所述的配方,不同的是,采用环烷酸钙乳化剂(购自湖北盛天恒创生物科技有限公司ZHC-2ZHC-3ZHC-4牌号)替代乳化剂A1,从而制得钻井液DX1,密度为2.61g/cm3。对比例2根据实施例1所述的配方,不同的是,采用提切剂D1替代B2,从而制得钻井液DX2,密度为2.61g/cm3。对比例3根据实施例1所述的配方,不同的是,采用提切剂D2替代B2,从而制得钻井液DX3,密度为2.61g/cm3。测试例1分别对钻井液X1-X4和DX1-DX3在220℃热滚16h后以及在240℃热滚16h后,室温下的塑性粘度(PV)、表观粘度(AV)、动切力(YP)、初切力、终切力、破乳电压(ES)和HTHP进行测量,结果如表1所示,其中:塑性粘度(PV)是采用范式六速粘度计根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的,单位为mPa·s,PV=θ600-θ300。表观粘度(AV)是采用范式六速粘度计根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的,单位为mPa·s,动切力(YP)是采用范式六速粘度计根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的,YP=0.511×(2×φ300-φ600),单位为Pa。初切力和终切力是采用范式六速粘度计根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的,单位为Pa:初切=0.511θ3(10s)终切=0.511θ3(10min)。破乳电压(ES)是由电稳定性仪根据石油化工行业标准SH/T0549-1994中规定的方法进行测量的,单位为V。HTHP是指高温高压滤失量,是采用高温高压滤失仪根据国家标准GB/T29170-2012中规定的方法进行测量的,单位为mL。表1从表1的数据可以看出,含有本发明的添加剂组合物的超高温超高密度无土相油包水钻井液,在240℃热滚后,高温高压滤失量在20mL以下,且破乳电压远大于对比例的钻井液,仍能够具有较好的流变性和稳定性,具有较好的抗温性能。实施例5本实施例用于说明本发明的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。配方为:1重量%的CaO,0.01重量%的乳化剂A2,0.005重量%的提切剂B1(以二聚酸-有机胺共聚物计),80重量%的重晶石(购自四川正蓉公司),0.4重量%的润滑剂(购自上海佑创实业有限公司FHGT-G牌号的改性磷脂),0.2重量%的封堵剂(购自山东得顺源石油科技有限公司S-160牌号的聚合物树脂类降滤失剂),以及CaCl2的水溶液(该溶液中CaCl2浓度为30重量%)和3#白油(购自杭州福达精细油品有限公司)(使得油水为90:10),从而制得钻井液X5,密度为2.61g/cm3。实施例6本实施例用于说明本发明的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。根据实施例5所述的方法,不同的是,采用0.01重量%的提切剂B1,0.3重量%的润湿剂,0.4重量%的封堵剂,从而制得钻井液X6,密度为2.61g/cm3。实施例7本实施例用于说明本发明的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。根据实施例5所述的方法,不同的是,采用0.02重量%的乳化剂A2,从而制得钻井液X7,密度为2.61g/cm3。实施例8本实施例用于说明本发明的钻井液的添加剂组合物和超高温超高密度无土相油包水钻井液。根据实施例6所述的方法,不同的是,采用0.02重量%的乳化剂A2,从而制得钻井液X8,密度为2.61g/cm3。对比例4根据实施例8所述的方法,不同的是,采用乳化剂EZ-MUL(购自哈里伯顿公司EZNS牌号的乳化剂)代替乳化剂A1,采用提切剂HRP(购自哈里伯顿公司NS牌号的流型调节剂)代替提切剂B1,从而制得钻井液DX4,密度为2.61g/cm3。对比例5根据实施例8所述的方法,不同的是,采用乳化剂VERSO-MUL(购自贝克休斯公司CARBO-MUL-DRILLTM牌号的乳化剂)代替乳化剂A1,采用提切剂CARBO-MOD(购自贝克休斯公司CARBO-MOD-DRILLTM牌号的流型调节剂)代替提切剂B1,从而制得钻井液DX5,密度为2.61g/cm3。测试例2根据测试例1所述的方法,分别对钻井液X5-X8和DX4-DX5在240℃热滚16h后,室温下的塑性粘度(PV)、表观粘度(AV)、动切力(YP)、初切力、终切力、破乳电压(ES)和HTHP进行测量,结果见表2所示。表2从表2的数据可以看出,含有本发明的添加剂组合物的超高温超高密度无土相油包水钻井液,在240℃热滚后,高温高压滤失量在10mL以下,且破乳电压远大于对比例的钻井液(是根据国外公司产品配制的),并能够在老化后获得较高的流变性,具有更好的抗温性能。以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
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