CN103194187A - 一种用于高密度油基钻井液的润湿剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高密度油基钻井液的润湿剂及其应用，目的在于解决目前国外生产的润湿剂价格昂贵，使用成本较高，而国内相关润湿剂产品种类较少的问题，其由斯盘80和吐温80按一定配比组成。本发明所制备的用于高密度油基钻井液的润湿剂，原料来源广泛，制作工艺简单，实用性强，能够长期保持产品的稳定性。本发明的润湿剂能够对高比重油基钻井液中的重晶石能起到很好的润湿效果，性价比高于国内外同类产品，具有较好的市场应用前景。

Description

一种用于高密度油基钻井液的润湿剂及其应用
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其是油气田油基钻井液的润湿剂，具体为一种用于高密度油基钻井液的润湿剂及其应用。
背景技术
在钻井作业中，需要重点关注井下压力控制，维护稳定的钻井液密度是安全作业的保障。对于油基钻井液而言，其中含有加重剂颗粒，加重剂多为亲水性分子，加重剂在油包水乳状液中分散是否均匀、是否发生沉降，将会直接影响钻井液的静态密度。同时，地层中的亲水粘土颗粒侵入油基钻井液时，会趋向于与水结合，从而发生颗粒聚集，最终影响钻井液的流变性能。目前通常做法是采用润湿剂改变颗粒表面的润湿性，提高加重剂的悬浮性和减弱粘土颗粒的聚集，以保证钻井液的聚结和沉降稳定性。保证钻井液的稳定性是安全优质快速钻井的前提，而润湿剂对钻井液的稳定性则具有重要影响。
目前，国外生产的润湿剂价格昂贵，使用成本较高，而国内相关润湿剂产品种类较少。为了提高高密度油基钻井液的性能要求，迫切需要一种新的润湿剂。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对目前国外生产的润湿剂价格昂贵，使用成本较高，而国内相关润湿剂产品种类较少的问题，提供一种用于高密度油基钻井液的润湿剂及其应用。本发明所制备的用于高密度油基钻井液的润湿剂，原料来源广泛，制作工艺简单，实用性强，能够长期保持产品的稳定性。本发明的润湿剂能够对高比重油基钻井液中的重晶石能起到很好的润湿效果，性价比高于国内外同类产品，具有较好的市场应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于高密度油基钻井液的润湿剂，由如下重量份的组分组成：
斯盘80    25-60份，
吐温80    40-75份。
作为优选, 由如下重量份的组分组成：
斯盘80    55-60份，
吐温80    40-45份。
所述润湿剂的HLB值为7~9。
作为优选,由如下重量份的组分组成：
斯盘80    59份，
吐温80    41份，
所述润湿剂的HLB值为8.7。
前述用于高密度油基钻井液的润湿剂的应用，向油基钻井液中加入的润湿剂的质量为油基钻井液的0.2%~4.0%。
前述用于高密度油基钻井液的润湿剂的应用，向油基钻井液中加入的润湿剂的质量为油基钻井液的0.5%~2.0%。
本发明针对高密度油基钻井液流变性能要求，通过大量分析、研究，最终选用来源广泛、HLB值适宜的多元醇型表面活性剂斯盘80及聚氧乙烯型表面活性剂斯盘80进行特定配合，从而制备出本发明的用于高密度油基钻井液的润湿剂。采用的斯盘80的HLB值为4.3，吐温80的HLB值为15。
本发明所制备的润湿剂的HLB值为7~9。HLB值是指表面活性剂的亲水亲油平衡值。表面活性剂为具有亲水基团和亲油基团的两亲分子，表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度的量即是HLB值。作为优选，本发明所制备的润湿剂的HLB值为8.7。通过实践发现，采用HLB值小于7表面活性剂斯盘80和HLB值大于7的表面活性剂斯盘80混合后，当润湿剂的HLB值为8.7时，性能最佳。
同时，本发明还提供所述用于高密度油基钻井液的润湿剂的应用，向油基钻井液中加入的润湿剂的质量为油基钻井液的0.2%~4.0%，作为优选，向油基钻井液中加入的润湿剂的质量为油基钻井液的0.5%~2.0%。实验证明，将本发明的润湿剂加入比重为2.15g/cm3的油基钻井液中后，重晶石能够均匀分散，说明本发明能够有效改善钻井液流变性能。
本发明所采用的斯盘80和吐温80均属于同一种物种经酯化和缩聚的反应产物，两者化学性质相似，混合后物质本身特性不发生改变。经过试验证明:本发明的润湿剂分散均匀,并能长期保持稳定。
同时，申请人采用了中国专利CN201010521882.8，名称为：一种油基钻井液润湿剂的评价方法，对本发明的产品进行了测试。测试结果表明：本发明所研制的用于高密度油基钻井液的润湿剂可以达到同类产品的水平,但本发明产品的性价比高于国内外同类产品。
综上所述，本发明采用两种来源广泛的表面活性剂按特定比例配比混合而成，原料来源广泛,制作工艺简单，适用性强，抗高温，混合后能保持长期稳定，对高比重油基钻井液中的重晶石能起到很好的润湿效果，润湿性能显著优于常规单一表面活性剂。本发明的性价比高于国内外同类产品，具有推广应用的潜力。本发明通过对润湿剂评价和润湿剂加入高比重油基钻井液中的性能评价，优选出适合该润湿剂的最佳配比，形成了本发明的油基钻井液润湿剂。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
将25份斯盘80和75份吐温80混合均匀，其中斯盘80的HLB值为4.3，吐温80的HLB值为15，混合所得润湿剂的HLB值为7。
将得到的湿润剂加入到比重为2.15g/cm3的油基钻井液中，润湿剂的质量为油基钻井液的1.5%。测试的相应实验数据如表1所示。
表1     实施例1的测试结果                                                
Figure 888638DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
将34份斯盘80和66份吐温80混合均匀，其中斯盘80的HLB值为4.3，吐温80的HLB值为15，混合所润湿剂的HLB值为8。
将得到的湿润剂加入到比重为2.15g/cm3的油基钻井液中，润湿剂的质量为油基钻井液的1.5%。测试的相应实验数据如表2所示。
表2     实施例2的测试结果
Figure 805778DEST_PATH_IMAGE002
实施例3
将45份斯盘80和55份吐温80混合均匀，其中斯盘80的HLB值为4.3，吐温80的HLB值为15，混合所的润湿剂的HLB值为9。
将得到的湿润剂加入到比重为2.15g/cm3的油基钻井液中，润湿剂的质量为油基钻井液的1.5%。测试的相应实验数据如表2所示。
表3     实施例3的测试结果
Figure 54357DEST_PATH_IMAGE003
实施例4
编号4是指将59份斯盘80和41份吐温80混合均匀后，以油基钻井液质量1.5%的加量加入油基钻井液后测得的性能数据；编号5是先分别称取与标号4相同质量的斯盘80和吐温80，然后将斯盘80和吐温80依次加入到油基钻井液，所测得的性能数据。标号4、5所采用的斯盘80、吐温80、油基钻井液相同。标号5中使用的斯盘80的质量与标号4中使用的斯盘80的质量相同，标号5中使用的吐温80的质量与标号4中使用的吐温80的质量相同，标号5中使用的油基钻井液的质量与标号4中使用的油基钻井液的质量相同，即：标号5中，斯盘80、吐温80二者质量之和为油基钻井液质量的1.5%。
油基钻井液由如下质量分数比的组分组成：47.6%柴油+3%乳化剂+1.5%石灰+1.0%有机土+2.5%油溶性沥青+6.4%[32%CaCl2盐水]+38%重晶石。即：柴油占油基钻井液质量的47.6%，乳化剂占油基钻井液质量的3%，石灰占油基钻井液质量的1.5%，有机土占油基钻井液质量的1.0%，油溶性沥青占油基钻井液质量的2.5%，[32%CaCl2盐水] 占油基钻井液质量的6.4%，重晶石占油基钻井液质量的38%。
32%CaCl2盐水是指将CaCl2溶于水中,制备成水溶液, CaCl2占水溶液质量的32%,即:所得氯化钙溶液中,溶质氯化钙占溶液质量百分比的32%。6.4%[32%CaCl2盐水]是指32%CaCl2盐水占油基钻井液总质量的6.4%。
表4   油基钻井液测试数据
Figure 167675DEST_PATH_IMAGE004
由数据可以看出，编号4的流变性和破乳电压都优于编号5，即斯盘80和吐温80复配后，作为复配组合物加入油基钻井液后的效果明显优于各组分分别加入的效果。
实施例5
依照重量配比将41份的斯盘80和59份的吐温80采用低速搅拌混合均匀，其中斯盘80的HLB值为4.3，吐温80的HLB值为15，配制出HLB值为8.7的油基钻井液润湿剂（简称RY-01）。分别向比重2.15g/cm3油基钻井液中加入油基钻井液质量0.5%、1%、1.5%、2%的润湿剂RY-01后，测试油基钻井液性能，实验结果见表5所示。
表5    不同加量润湿剂对比实验数据
Figure 982047DEST_PATH_IMAGE005
【基浆】油基钻井液由如下质量分数比的组分组成：47.6%柴油+3%乳化剂+1.5%石灰+1.0%有机土+2.5%油溶性沥青+6.4%[32%CaCl2盐水]+38%重晶石。
由表中实验数据可看出，当润湿剂RY-01加入比重2.15g/cm3左右油基钻井液中后，钻井液的塑性粘度降低，随着加量的增加塑性粘度PV由90 mPa??s逐渐降至55mPa??s（越低越好），钻井液流变性得到明显改变；且随着润湿剂加量增加，破乳电压ES也增大。破乳电压愈高，乳状液愈稳定。
实施例6
根据中国专利，公开号为：CN102053045A，申请号为：CN201010521882.8，名称为：一种油基钻井液润湿剂的评价方法对产品进行评价。该方法配制预定浓度的润湿剂的油相溶液，待润湿剂在油相中完全溶解后，加入一定量的重晶石粉末并使重晶石粉末均匀分散在溶液中；然后再将溶液置于100℃的烘箱内恒温静置，经过1小时后测量沉降的重晶石的体积，根据沉降体积的大小来判断不同润湿剂在同一种油相中的润湿性强弱，沉降体积越小，润湿性越强；反之，则越弱。
实验选用实施例5制备的润湿剂RY-01与国内外同类产品进行了对比实验，实验结果如表6所示。
表6     不同润湿剂的测定结果
Figure 273352DEST_PATH_IMAGE006
注：实验时烘箱恒温100℃静置1h。润湿剂JH购买自嘉华公司，润湿剂ZHY购买自中海油公司，润湿剂MK购买自麦克巴公司，润湿剂SP-20为分析纯级。
从润湿剂效果评价可以看出，几种润湿剂比较而言，使用的润湿剂RY-01后重晶石的沉降体积71.43-77.38%，与其它润湿剂差距较小，润湿效果与国内外其它润湿剂水平相当。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种用于高密度油基钻井液的润湿剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成：
斯盘80    25-60份，
吐温80    40-75份。
2.根据权利要求1所述的用于高密度油基钻井液的润湿剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成：
斯盘80    55-60份，
吐温80    40-45份。
3.根据权利要求1所述的用于高密度油基钻井液的润湿剂，其特征在于，所述润湿剂的HLB值为7~9。
4.根据权利要求1所述的用于高密度油基钻井液的润湿剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成：
斯盘80    59份，
吐温80    41份，
所述润湿剂的HLB值为8.7。
5.根据权利要求1-4任一项所述用于高密度油基钻井液的润湿剂的应用，其特征在于，向油基钻井液中加入的润湿剂的质量为油基钻井液的0.2%~4.0%。
6.根据权利要求5所述用于高密度油基钻井液的润湿剂的应用，其特征在于，向油基钻井液中加入的润湿剂的质量为油基钻井液的0.5%~2.0%。
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