CN103642470B - 油基钻井液用稀释剂的制备及使用方法 - Google Patents

油基钻井液用稀释剂的制备及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油基钻井液用稀释剂的制备及使用方法，其中制备方法包括如下步骤：将600～800重量份主链由12～20个碳原子组成的长链脂肪酸、200～250重量份二乙烯三胺与160～200重量份二甲苯在160～180℃条件下反应3～5h；然后升温至220～240℃，反应3～5h；再降温至120～140℃，加入500～600重量份的乙酸占吨酯，在140～160℃条件下继续反应3～5h；5）最后冷却至70～80℃时加入9～11重量份非离子表面活性剂，继续搅拌1h，冷却至常温，即得所述油基钻井液用稀释剂。使用该稀释剂时仅需按照油基钻井液体积的2～5%加入，高速搅拌30min。该方法制得的油基钻井液用稀释剂对油基钻井液的稀释率可达50%以上，且其耐高温性能佳，即使在180℃高温下也能正常发挥作用。

Description

油基钻井液用稀释剂的制备及使用方法
技术领域
本发明涉及石油钻井领域，特别是涉及一种油基钻井液用稀释剂的制备及使用方法。
背景技术
油基钻井液是以油为连续相、多种物质组成的热力学不稳定的多相复杂体系。油基钻井液具有强抑制性、有利于保持井壁稳定、抗污染能力好、润滑性佳、性能稳定且易于维护等优点。现在油基钻井液已广泛应用于钻探深井、大斜度井、水平井、海洋深水井和复杂井，并且其还被广泛用作解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。
随着石油工业的发展，钻井越来越深，井底温度和压力越来越高，所需钻井液密度也就越来越大，这就导致钻井液固相含量大幅度增加。同时，由于温度的增加，处理剂失效等问题不断出现，使泥浆形成的网状结构增强，泥浆粘度、切力增加。若粘度、切力过大，则会造成开泵困难、钻屑难以除去、钻井过程中激动压力过大等现象，严重时会导致井下复杂事故的发生。因此，在泥浆维护过程中，经常需要降低体系的粘度和切力，使其具有合适的流变性。
一般的现场应用中，如果出现粘度、切力过大的问题一般都采用加入基油的方法，但是这种方法基油的用量较大且会使钻井液密度大幅度减小。比如想使体积为500m3的油基泥浆的稀释率达到50%，那么需要加入基油的体积也大约需要500m3，大幅提高了开采成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种油基钻井液用稀释剂的制备方法，利用该方法制得的稀释剂仅需添加占钻井液体积的2～5%，即可令钻井液的稀释率达50%以上，同时这种稀释剂的耐高温性能佳，即使在180℃高温下也能正常发挥作用。
本发明还提供了上述方法制得的油基钻井液用稀释剂的使用方法。
为此，本发明的技术方案如下：
一种油基钻井液用稀释剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将600～800重量份主链由12～20个碳原子组成的长链脂肪酸、200～250重量份二乙烯三胺与160～200重量份二甲苯在160～180℃、搅拌条件下反应3～5h；
2）然后升温至220～240℃，在搅拌条件下继续反应3～5h；
3）随后降温至120～140℃，加入500～600重量份的乙酸占吨酯；乙酸占吨酯的化学式为
4）再升温至140～160℃，在搅拌条件下继续反应3～5h；
5）最后冷却至70～80℃时加入9～11重量份非离子表面活性剂，继续搅拌1h，冷却至常温，即得所述油基钻井液用稀释剂；
所述非离子表面活性剂优选为吐温T-80、吐温T-85、斯盘S-80和斯盘S-85中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
这种稀释剂加入表面活性剂之前是一种改性咪唑啉类有机物，其化学式如下：
其中R与长链脂肪酸中烃基结构一致。
所述长链脂肪酸通式为R-COOH，R为饱和或不饱和的烃基。
所述长链脂肪酸为月桂酸、肉豆蒄酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸和二十碳五烯酸中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
上述制备方法制得的油基钻井液用稀释剂的使用方法：将所述油基钻井液用稀释剂按照油基钻井液体积的2～5%加入其中，在11000r/min±300r/min条件下搅拌30min。
所述油基钻井液为全白油基钻井液、白油包水钻井液、全柴油基钻井液或柴油包水钻井液。
所述白油包水钻井液中白油和水的体积比为85:15。
所述柴油包水钻井液中柴油和水的体积比为85:15。
利用该方法制得的油基钻井液用稀释剂对含不同重晶石的油基钻井液的稀释率可达50%以上，且其耐高温性能佳，即使在180℃高温下也能正常发挥作用。
该产品对油基钻井液体系的稳定性，固相悬浮性和流变性具有重要的调节作用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
将600重量份月桂酸、200重量份二乙烯三胺和160重量份二甲苯在160℃、搅拌条件下反应3h；然后升温至220℃，在搅拌条件下继续反应3h；随后降温至120℃，加入500重量份的乙酸占吨酯；4）再升温至140℃，在搅拌条件下继续反应3h；冷却至75±5℃时加入10重量份的吐温T-80，继续搅拌1h，冷却至常温，即得所述油基钻井液用稀释剂。
实施例2
将700重量份十七烷酸、250重量份二乙烯三胺和200重量份二甲苯在180℃、搅拌条件下反应5h；然后升温至240℃，在搅拌条件下继续反应5h；随后降温至140℃，加入600重量份的乙酸占吨酯；4）再升温至160℃，在搅拌条件下继续反应3h；冷却至75±5℃时加入11重量份的吐温T-85，继续搅拌1h，冷却至常温，即得所述油基钻井液用稀释剂。
实施例3
将800重量份二十碳五烯酸、250重量份二乙烯三胺和180重量份二甲苯在170℃、搅拌条件下反应4h；然后升温至240℃，在搅拌条件下继续反应4h；随后降温至130℃，加入600重量份的乙酸占吨酯；4）再升温至160℃，在搅拌条件下继续反应5h；冷却至75±5℃时加入总计为9重量份的吐温T-85、斯盘S-80和斯盘S-85的混合物，其中吐温T-85、斯盘S-80和斯盘S-85的质量比为4:2:1，继续搅拌1h，冷却至常温，即得所述油基钻井液用稀释剂。
实施例产品性能评价
为了测试本发明制得稀释剂的性能，配制了全白油基钻井液、白油包水钻井液、全柴油基钻井液及柴油包水钻井液；
全白油基钻井液配方：300mL5#白油+3g润湿剂FB-MOWET(河南新乡市富邦科技有限公司产品)+8g氢氧化钙+6g有机土GEL（青岛三力本诺化工有限公司产品）+12g降滤失剂OD-2（河北省固安恒科信石油化工有限公司），最后加入加重剂重晶石调节密度（密度调节到2.2g/cm3）。
白油包水钻井液配方：255mL5#白油+45mLCaCl2(20%)水溶液、6g乳化剂TRJ（河北无极县天兴润滑剂加工厂）+1g润湿剂FB-MOWET(河南新乡市富邦科技有限公司产品)+1g提切剂TQ（河北无极县天兴润滑剂加工厂）+8g氢氧化钙+6g有机土GEL（青岛三力本诺化工有限公司产品）+12g降滤失剂OD-2（河北省固安恒科信石油化工有限公司），最后加入加重剂重晶石调节密度（密度调节到2.2g/cm3）。
全柴油基钻井液配方：300mL柴油+3g润湿剂FB-MOWET(河南新乡市富邦科技有限公司产品)+8g氢氧化钙+6g有机土GEL（青岛三力本诺化工有限公司产品）+12g降滤失剂OD-2（河北省固安恒科信石油化工有限公司），最后加入加重剂重晶石调节密度（密度调节到2.2g/cm3）。
柴油包水钻井液配方：255mL柴油+45mLCaCl2(20%)水溶液、6g乳化剂TRJ（河北无极县天兴润滑剂加工厂）+1g润湿剂FB-MOWET(河南新乡市富邦科技有限公司产品)+1g提切剂TQ（河北无极县天兴润滑剂加工厂）+8g氢氧化钙+6g有机土GEL（青岛三力本诺化工有限公司产品）+12g降滤失剂OD-2（河北省固安恒科信石油化工有限公司），最后加入加重剂重晶石调节密度（密度调节到2.2g/cm3）。
按上述配方制得四种油基钻井液，每种油基钻井液配制完成后混合均匀，然后再平均分开为两份放入高搅杯中。一份不加稀释剂，作为对比样品，另外一份加入基于油基钻井液体积2～5%的稀释剂。将样品在11000转/分钟的速率下搅拌30min，再利用ENN-D6S型流速旋转粘度计测定600r/min钻井液的流变读数。未加稀释剂的样品600r/min的流变读数记作φ600，加入稀释剂记作的样品600r/min的流变读数记作φ'600。
将未加稀释剂和已加稀释剂的样品同时放入滚子加热炉中于180℃热滚16h。然后按以上方法测它们600r/min的流变读值，其中稀释剂的计算方法如下式所示：
表1实施例样品在全白油基钻井液中的稀释效果
注：AV为表观粘度、PV为塑性粘度、YP为动切力、DI为稀释率。
表2实施例样品在白油包水钻井液中的稀释效果
注：AV为表观粘度、PV为塑性粘度、YP为动切力、DI为稀释率。
表3实施例样品在全柴油基钻井液中的稀释效果
注：AV为表观粘度、PV为塑性粘度、YP为动切力、DI为稀释率。
表4实施例样品在柴油包水钻井液中的稀释效果
注：AV为表观粘度、PV为塑性粘度、YP为动切力、DI为稀释率。
由表1～4的数据可以看出：本发明的稀释剂在油基钻井液体系中具有很好的稀释效果，稀释率都超过50%；能够抗180℃的高温，抗高温性能优良。

Claims (7)

1.一种油基钻井液用稀释剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将600～800重量份主链由12～20个碳原子组成的长链脂肪酸、200～250重量份二乙烯三胺与160～200重量份二甲苯在160～180℃、搅拌条件下反应3～5h；
2）升温至220～240℃，在搅拌条件下继续反应3～5h；
3）降温至120～140℃，加入500～600重量份的乙酸占吨酯；乙酸占吨酯的化学式为：
4）再升温至140～160℃，在搅拌条件下继续反应3～5h；
5）冷却，至70～80℃时加入9～11重量份的非离子表面活性剂，继续搅拌1h，冷却至常温，即得所述油基钻井液用稀释剂；
所述非离子表面活性剂优选为吐温T-80、吐温T-85、斯盘S-80和斯盘S-85中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述长链脂肪酸通式为R-COOH，R为饱和或不饱和的烃基。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述长链脂肪酸为月桂酸、肉豆蒄酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸和二十碳五烯酸中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
4.如利用权利要求1～3中任意一项制备方法制得的油基钻井液用稀释剂的使用方法，其特征在于：将所述油基钻井液用稀释剂按照油基钻井液体积的2～5%加入其中，在11000r/min±300r/min条件下搅拌30min。
5.如权利要求4所述的使用方法，其特征在于：所述油基钻井液为全白油基钻井液、白油包水钻井液、全柴油基钻井液或柴油包水钻井液。
6.如权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述白油包水钻井液中白油和水的体积比为85:15。
7.如权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述柴油包水钻井液中柴油和水的体积比为85:15。
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