一种发泡剂体系及其制备方法和应用与流程

本发明属于钻井液，具体涉及一种发泡剂体系及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前低成本开发的大趋势推动钻井井身结构不断优化(简化)，大尺寸超长裸眼井段钻进施工成了普遍，而大尺寸超长裸眼段存在多套压力体系和复杂地层岩性并存，带来井筒稳定风险加大，安全施工窗口变窄，对钻井液功能提出更高要求，随钻井筒强化(防漏、防塌)任务重大。并且水平井随着段长不断延伸，岩屑床问题突显，安全钻井受到极大挑战，对钻井液的携岩能力提出了更高的要求。

2、目前的泡沫钻井液体系所产生的泡沫尺寸较大，极易破裂，稳定性较差，功能性单一，无法满足复杂井况要求，需要补加其他功能性助剂，使体系边的复杂。烷基糖苷类表面活性剂具有降低水活度、改变页岩孔隙流体流动状态的作用，具有一定的抑制效果，同时还具有润滑性好、抗污染能力强和良好的储层保护作用，同时还可生物降解，有利于环境保护。因此，利用烷基糖苷类表面活性剂制备一种尺寸较小的泡沫钻井液体系，由于泡沫尺寸小，气体含量小于普通泡沫，气泡由多层液膜包裹，可以有效阻止相邻气泡合并，使得泡沫的稳定性提高，同时气泡尺寸小、强度高、稳定性好的特点使其具有一定的防漏堵漏作用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种发泡剂体系及其制备方法和应用。

2、第一方面，本发明提出了一种发泡剂体系，该发泡剂体系包括：20～45wt％的主发泡剂、5～20wt％的副发泡剂以及余量的水；

3、所述主发泡剂为含有烷基糖苷结构的一种羧酸盐型阴离子表面活性剂；

4、所述副发泡剂为含有脂肪酰醇胺结构的一种非离子表面活性剂；

5、所述发泡剂体系的泡沫尺寸为97～124μm。

6、作为本发明的具体实施方式，所述的烷基糖苷类阴离子表面活性剂的结构为：

7、

8、其中r选自c8-c16的烷基，优选c12-c16，例如，选自c12h25、c14h29、c16h33。

9、作为本发明的具体实施方式，所述的脂肪酰醇胺结构的非离子表面活性剂的结构为：

10、

11、其中r选自c10-c18烷基，优选c11-c17，例如，选自c11h23、c13h27、c17h35。

12、作为本发明的具体实施方式，所述的主发泡剂的制备方法为以c8-c16的烷基糖苷为原料，在第一溶剂条件下经碱化再与氯乙酸钠反应制得所述烷基糖苷类羧酸钠阴离子表面活性剂。

13、作为本发明的具体实施方式，所述第一溶剂为二甲苯；所述碱化包括采用氢氧化钠；所述烷基糖苷与氯乙酸钠的摩尔比为1:(1.05～1.2)。

14、作为本发明的具体实施方式，所述副发泡剂的制备方法为以月桂酸酰胺、肉豆蔻酸酰胺或硬脂酸酰胺为原料与二乙醇胺经缩合反应制得。

15、作为本发明的具体实施方式，所述月桂酸酰胺、肉豆蔻酸酰胺或硬脂酸酰胺与二乙醇胺的摩尔比为1：(1.2～1.8)；所述缩合反应温度为150～190℃；缩合反应时间为2～5h。

16、本发明中的上述原料均可自制，也可商购获得，本发明对此不作特别限定。

17、第二方面，本发明提供了所述发泡剂体系的制备方法，包括：将20～45wt％的主发泡剂、5～20wt％的副发泡剂以及余量的水混合。

18、第三方面，本发明提供了所述发泡剂体系在水基钻井液领域中的应用。

19、作为本发明的具体实施方式，所述发泡剂体系在钻井液中的质量分数比为0.5％-3％。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、1、本发明的发泡剂体系泡沫尺寸小，耐盐70000mg/l(ca2+2000mg/l)，发泡效果良好，具有较好的润滑性和储层保护作用。与现有技术相比，提供了一种综合性能优异的泡沫钻井用发泡剂体系，在复杂地层条件下能保持较好泡沫性能。

22、2本发明相对于清水岩屑滚动回收率显著提升，具有良好的抑制岩屑水化效果。

23、3、本发明采用烷基糖苷类表面活性剂作为主发泡剂，不仅具有优良的表面活性，良好的生物降解性，对环境无毒无害。

技术特征：

1.一种发泡剂体系，其特征在于，该发泡剂体系包括：20～45wt％的主发泡剂、5～20wt％的副发泡剂以及余量的水；

2.根据权利要求1所述的发泡剂体系，其特征在于，所述含有烷基糖苷结构的羧酸盐型阴离子表面活性剂的结构为：

3.根据权利要求1或2所述的发泡剂体系，其特征在于，所述含有脂肪酰醇胺结构的非离子表面活性剂的结构为：

4.根据权利要求1-3任一项所述的发泡剂体系，其特征在于，所述的主发泡剂的制备方法包括：以c8-c16的烷基糖苷为原料，在第一溶剂条件下碱化后再与氯乙酸钠反应制得所述含有烷基糖苷结构的羧酸盐型阴离子表面活性剂。

5.根据权利要求4所述的发泡剂体系，其特征在于，所述第一溶剂为二甲苯；所述碱化包括采用氢氧化钠碱化；所述烷基糖苷与氯乙酸钠的摩尔比为1:(1.05～1.2)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的发泡剂体系，其特征在于，所述副发泡剂的制备方法包括以月桂酸酰胺、肉豆蔻酸酰胺或硬脂酸酰胺为原料与二乙醇胺经缩合反应制得。

7.根据权利要求6所述的发泡剂体系，其特征在于，所述月桂酸酰胺、肉豆蔻酸酰胺或硬脂酸酰胺与二乙醇胺的摩尔比为1：(1.2～1.8)；

8.一种权利要求1-7任一项所述的发泡剂体系的制备方法，其特征在于，包括：将20～45wt％的主发泡剂、5～20wt％的副发泡剂以及余量的水混合。

9.权利要求1-7任一项所述的发泡剂体系或权利要求8所述的制备方法制得的发泡剂体系在水基钻井液领域中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述发泡剂体系在钻井液中的质量分数比为0.5％-3％。

技术总结
本发明提出了一种发泡剂体系及其制备方法和应用，解决目前泡沫钻井液体系中携岩和悬浮能力不足，泡沫尺寸较大不稳定等问题，能够很好的满足复杂地层钻井施工要求。该发泡剂按以下质量百分比组成：20％～45％发泡剂主剂、5％～20％发泡剂辅剂、余量的水，所述主发泡剂是一种含有烷基糖苷结构的一种羧酸盐型阴离子表面活性剂；所述辅发泡剂是含有脂肪酰醇胺结构的一种非离子表面活性剂，本发明所制得的发泡剂体系泡沫尺寸小，耐盐70000mg/L(Ca2+2000mg/L)，发泡效果良好，具有较好的润滑性和储层保护作用，在复杂井底条件下仍能保持较好的泡沫稳定性。

技术研发人员：曾志强,王康,黄冬,杨阳,逯贵广,魏开轩
受保护的技术使用者：中国石油化工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22