稳定性调节组合物、超低油水比高温高密度油基钻井液及其制备方法与应用

本发明涉及油气井工作液领域，具体涉及稳定性调节组合物、超低油水比高温高密度油基钻井液及其制备方法与应用。

背景技术：

1、油基钻井液是一种重要的钻井液类型。常规油基钻井液是以盐水为分散相，柴油或矿物油为连续相，乳化剂、润湿剂、有机土为关键处理剂所形成的油包水型乳状液体系，油水比通常在80:20及以上、有机土加量通常需2％及以上。高油水比是为保证稳定的钻井性能，有机土是作为增黏提切剂，起到悬浮、携带固相颗粒以及协同增强乳液稳定性的作用，但是高的油水比、有机土的使用使得油基钻井液在应用中存在一些弊端，例如：高油水比(即油相占比高)导致成本高、环保压力大；有机土多会导致钻井液塑性粘度高、当量循环密度大、机械钻速低、堵塞储层等问题。

2、针对上述问题，cn107325797a公开了一种低油水比油基钻井液及其制备方法，所述钻井液以脂肪酸失水山梨醇酯类非离子表面活性剂为主乳、脂肪酸醇胺类非离子表面活性剂为辅乳、十二烷基三甲基溴化铵为润湿剂，其油水比为(60:40)-(75:25)，抗温150℃、密度为1.5g/cm3。

3、cn108034413a公开了一种低油水比油基钻井液，所述钻井液的核心处理剂乳化剂是由妥尔油脂肪酸、芥酸、十八碳三烯酸、二十碳四烯酸、牛脂胺与三油酸甘油酯混合反应得到，其油水比为(41:59)-(59:41)，密度范围为0.97-2.2g/cm3，抗温180℃。上述低油水比油基钻井液的处理剂成分较复杂。

4、cn105062438a公开了一种超低油水比的油基乳化钻井液，核心处理剂乳化剂是由十六烷基三甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、月桂酰胺丙基氧化胺、鲸蜡基聚乙二醇/聚丙二醇、二甲基硅氧烷混合反应制得，其油水比低至40:60、密度可到2.2g/cm3，不加有机土，但抗温只能达到120℃，并且处理剂成分较复杂。

5、因此，为了降低成本、保护环境以及提高钻速等，需要提供一种既能克服油基钻井液的高油水比、有机土带来的问题，又能满足兼顾抗高温、高密度密度的性能要求的超低油水比抗高温高密度油基钻井液。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的油基钻井液不能兼顾满足超低油水比、低土/无土、抗高温、高密度和高稳定性的性能要求的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种稳定性调节组合物，该组合物中含有含量重量比为2-4.5：1：1-2的剂i、剂ii和剂iii；

3、其中，所述剂i含有式(1)、式(2)和式(3)所示的化合物中的至少一种；

4、式(1)式(2)式(3)

5、r1选自至少含有一个碳碳双键的c8-c22的直链状不饱和烷基；r2选自至少含有一个碳碳双键的c7-c21的直链状不饱和烷基；r3选自至少含有一个碳碳双键的c7-c21的直链状不饱和烷基；

6、其中，以所述剂i的总含量重量为基准，r1、r2、r3为至少含有一个碳碳双键的c16-18的直链状不饱和烷基的化合物的含量重量之和不小于95wt％；

7、所述剂ii为式(4)和/或式(5)所示的化合物；

8、式(4)和式(5)

9、其中，在式(4)和式(5)中，所述r1各自独立地选自取代或未取代的至少含有一个碳碳双键的c8-c22的直链状不饱和烷基，且r1上任选存在的取代基为羟基；所述r2各自独立地选自至少含有一个碳碳双键的c7-c21的直链状不饱和烷基；

10、所述剂iii为式(6)所示的化合物；

11、式(6)

12、r11选自至少含有一个碳碳双键的c8-c10的直链状不饱和烷基；r12选自至少含有一个碳碳双键的c8-c10的直链状不饱和烷基；

13、其中，以所述剂iii的总含量重量为基准，r11为至少含有一个碳碳双键的c9的直链状不饱和烷基的化合物的含量重量之和不小于95wt％，r12为至少含有一个碳碳双键的c8的直链状不饱和烷基的化合物的含量重量之和不小于95wt％。

14、本发明第二方面提供一种超低油水比抗高温高密度油基钻井液，该油基钻井液含有油相、水相、石灰、加重材料以及前述第一方面所述的稳定性调节组合物，该油基钻井液还任选含有有机土；

15、其中，所述加重材料的含量使得所述油基钻井液的密度为1.8-2.2g/cm3；

16、所述油相与所述水相的含量体积比为45：55至35：65；

17、以所述油相与所述水相的总用量为100ml计，所述稳定性调节组合物的含量为6-8g，所述石灰的含量为1-2g，所述有机土的含量为0-0.5g。

18、本发明第三方面提供一种制备前述第二方面所述的油基钻井液的方法，该方法应用前述第一方面所述的稳定性调节组合物进行，该方法包括：

19、s1、将油相、稳定性调节组合物、水相进行第一混合，得到超低油水比乳状液；

20、s2、将所述超低油水比乳状液与石灰、加重材料和任选的有机土进行第二混合，得到密度为1.8-2.2g/cm3的所述油基钻井液；

21、其中，所述油相与所述水相的用量体积比为45：55至35：65；

22、相对于每100ml的所述油相与所述水相的混合物，所述稳定性调节组合物的用量为6-8g，所述石灰的用量为1-2g，所述有机土的用量为0-0.5g。

23、本发明第四方面提供前述第二方面所述的油基钻井液在油气井工作液领域中的应用。

24、相对于现有技术，本发明提供的稳定性调节组合物和油基钻井液至少具有以下优势：

25、(1)本发明提供的稳定性调节组合物能够实现油基钻井液在超低油水比(≤50:50)、高温(120-200℃)高密度(1.8-2.0g/cm3)、不含或含极少量有机土的情况下仍能保持乳化稳定性、沉降稳定性及具有良好的流变性能与滤失性能；

26、(2)本发明提供的油基钻井液具有组分简单、低剂量、低油量、低/土土量、低成本的优势。

技术特征：

1.一种稳定性调节组合物，其特征在于，该组合物中含有含量重量比为2-4.5：1：1-2的剂i、剂ii和剂iii；

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述剂i为油胺聚氧乙烯(2)醚、油酰胺丙基二甲胺、油酸二乙醇酰胺中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述剂ii为将脂肪酸、脂肪胺和顺丁烯二酸酐进行接触反应i而获得的产物，所述接触反应i的操作包括：

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，所述剂iii为将二聚脂肪酸和n,n-二甲基-1,3-丙二胺进行接触反应ii获得的产物，所述接触反应ii的操作包括：

5.根据权利要求3或4所述的组合物，其中，所述剂ii、所述剂iii的合成各自独立地满足在连接了分水器的条件下进行操作。

6.一种超低油水比抗高温高密度油基钻井液，其特征在于，该油基钻井液含有油相、水相、石灰、加重材料以及权利要求1-5中任意一项所述的稳定性调节组合物，该油基钻井液还任选含有有机土；

7.根据权利要求6所述的油基钻井液，其中，所述水相为浓度为25-40wt％的cacl2水溶液；和/或

8.一种制备权利要求6或7所述的油基钻井液的方法，其特征在于，该方法应用权利要求1-5中任意一项所述的稳定性调节组合物进行，该方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤s1中，所述第一混合在搅拌条件下进行，且至少满足：转速为3000-10000r/min，时间为31-45min；和/或

10.权利要求6或7所述的油基钻井液在油气井工作液领域中的应用。

技术总结
本发明涉及油气井工作液领域，公开了稳定性调节组合物、超低油水比高温高密度油基钻井液及其制备方法与应用。该组合物中含重量比为2‑4.5：1：1‑2的剂I、剂II和剂III；其中，所述剂III为式(6)所示的化合物。本发明提供的油基钻井液中任选含有机土，在超低油水比≤50:50、密度1.8‑2.0g/cm<supgt;3</supgt;、高温120‑200℃范围内依然能保持良好的乳化稳定性、流变性及滤失性。

技术研发人员：任妍君,路岩岩
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13