CN103725268A - 抗高温油基钻井液乳化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗高温油基钻井液乳化剂，由以下组分组成：乳化剂A：长链烷基脂肪醇酰胺类非离子表面活性剂；乳化剂B：磺酸盐；乳化剂C：硬脂酸盐；乳化剂A:乳化剂B:乳化剂C的质量配比1.5～2.5:0.8～1.2:1。乳化剂B选自石油磺酸铁、烷基苯磺酸钠、烷基芳基磺酸钠和烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或几种。乳化剂C选自硬脂酸聚氧乙烯酯或硬脂酸锌中的一种或两种。本发明抗高温油基钻井液乳化剂用于钻井液时可形成油包水乳液，该乳化剂具有抗高温（达180℃）、抗污染能力强、与其他处理剂配伍好的特点，可广泛应用于油基钻井液中。

Description

抗高温油基钻井液乳化剂
技术领域
本发明涉及油基钻井液技术领域，特别是涉及一种抗高温油基钻井液乳化剂。
背景技术
国外油基钻井液技术研究起步较早，对油基钻井液体系进行了较深入的研究，已广泛应用于复杂地层、深井、定向井和水平井等复杂结构井，有较完善的钻井液体系及性能调控方案，特别是美国、英国和挪威等国的油基钻井液技术处于世界领先地位。与国外相比，我国的油基钻井液技术研发明显落后于发达国家，尤其是处理剂的研发。油基钻井液最大的技术难点是保持乳状液的稳定性，尤其是高温条件下，乳化剂容易失效，使钻井液稳定性遭到破坏。乳状液稳定性取决于乳化剂的特性和高温稳定性，以及和其他处理剂的配伍性。高温条件下，乳化剂容易失效，使乳状液破乳。
国内合成的乳化剂品种较单一，性能不稳定，不能满足复杂井的钻井要求，大多依靠国外的乳化剂来维持钻井液的性能，而国外的乳化剂价格普遍较高，使得油基钻井液的陈本增加。此外，国内大多乳化剂达不到环保要求。
发明内容
本发明的目的是提出一种抗高温油基钻井液乳化剂，以使乳化剂性能稳定、抗高温性能好，提高了整个油基钻井液体系的抗高温性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种抗高温油基钻井液乳化剂，由以下组分组成：
乳化剂A：长链烷基脂肪醇酰胺类非离子表面活性剂；乳化剂B：磺酸盐；乳化剂C：硬脂酸盐；所述长链烷基脂肪醇酰胺类非离子表面活性剂中长链烷基指碳原子数在10～20个的烷基。
乳化剂A:乳化剂B:乳化剂C的质量配比1.5～2.5:0.8～1.2:1。
优选地，乳化剂B选自石油磺酸铁、烷基芳基磺酸钠和烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或几种。
优选地，乳化剂C选自硬脂酸聚氧乙烯酯或硬脂酸锌中的一种或两种。
优选地，乳化剂A:乳化剂B:乳化剂C的质量配比2:1:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明抗高温油基钻井液乳化剂用于钻井液时可形成油包水乳液，该乳化剂具有抗高温（达180℃）、抗污染能力强、与其他处理剂配伍好的特点，可广泛应用于油基钻井液中。本发明抗高温油基钻井液乳化剂分子之间有较强的作用力（氢键），可在油水界面上形成高强度的复合膜，从而保证高温下乳状液具有良好的稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
实施例1
乳化剂A：制备过程为：月桂醇先与环氧乙烷发生取代反应，反应摩尔比为1～3:1，反应条件为：100℃～150℃温度下反应2～5小时。反应产物进而加成聚合为醚，当加成上10～15个后，即得到乳化剂A。所制备的乳化剂A显现出较佳的乳化能力、润湿能力和生物降解能力。上述制备过程中的月桂醇也可替换为油醇、环己醇、硬脂醇。
乳化剂B：石油磺酸铁、烷基苯磺酸钠、烷基丁二酸酯磺酸钠三种原料按2:1:1重量比例，在60℃下高速搅拌混合均匀，即得到乳化剂B，制得的乳化剂B是良好的油溶性乳化剂、分散剂。
乳化剂C为硬脂酸锌，其具有很好的热稳定性。
将上述得到的乳化剂A、乳化剂B和乳化剂C按表1中的质量比进行加合反应，反应时间为2～8小时，反应温度为100～200℃，得到1#、2#、3#和4#抗高温油基钻井液乳化剂。将抗高温油基钻井液乳化剂分别加入到密度为1.8g/cm3油基钻井液中，在150℃下热滚16h，在65℃下对不同的抗高温油基钻井液乳化剂进行性能评价，参数测试结果见表1。
表1抗高温油基钻井液乳化剂的性能比较表
Figure BDA0000447248420000031
AV为表观粘度，参照GB/T161782-1997,用六速旋转粘度计ZNN-D6B测得。
PV为塑性粘度，参照GB/T161782-1997,用六速旋转粘度计ZNN-D6B测得。
YP为动切力，参照GB/T161782-1997,用六速旋转粘度计ZNN-D6B测得。
ES为破乳电压，参照GB/T161782-1997,用电稳定仪DWY测得。
从表1可知，将实施例1中的三种乳化剂A、B和C按质量比2:1:1合成后，粘度效应最低，破乳电压最高，形成了一种高效能的乳化剂，能够在油基钻井液中能起到很好的乳化、润湿、分散作用。
实施例2
乳化剂A:棕榈醇先与环氧乙烷发生取代反应，反应摩尔比为1～3:1，反应条件为：100℃～150℃温度下反应2～5小时。反应产物进而加成聚合为醚，当加成上10～15个后，即得到产物乳化剂A。制备的乳化剂A显现出较佳的乳化能力、润湿能力和生物降解能力。上述制备过程中的月桂醇也可替换为油醇、环己醇、硬脂醇。
乳化剂B:石油磺酸铁、烷基苯磺酸钠两种原料按2:1重量比例，在60℃下高速搅拌混合均匀，即得到乳化剂B，制得的乳化剂B是良好的油溶性乳化剂、分散剂。
乳化剂C为硬脂酸聚氧乙烯酯，其具有很好的热稳定性。
将上述得到的乳化剂A、乳化剂B和乳化剂C按表2的质量比进行加合反应，反应时间为2～8小时，反应温度为100～200℃，得到不同的抗高温油基钻井液乳化剂。将抗高温油基钻井液乳化剂分别加入到密度为1.8g/cm3油基钻井液中，在150℃下热滚16h，在65℃下对不同的抗高温油基钻井液乳化剂进行性能评价，参数测试实验结果见表2。
表2抗高温油基钻井液乳化剂的性能比较表
Figure BDA0000447248420000041
从表2可知，将实施例2中的三种乳化剂A、B和C按质量比2:1:1合成后，粘度效应最低，破乳电压最高，形成了一种高效能的乳化剂，能够在油基钻井液中能起到很好的乳化、润湿、分散作用。
性能测试
将上述实施例1中得到的4#抗高温油基钻井液乳化剂按2%～5%质量体积比加入到5种不同密度的油基钻井液中，并配以与其相适应的有机土、降滤失剂（有机褐煤、氧化沥青和乳化沥青中的一种或多种，本实施例中选用有机褐煤）、氧化钙、氯化钙盐水(浓度为25～35wt%，本实施例所用氯化钙盐水浓度为30wt%。)、加重剂，具体配方见表3，将各个组分高速搅拌1h以上，混合均匀获得体系1-体系5。体系1-体系5分别在180℃下热滚16h，参数测试结果见表4。
表3不同体系配方表
Figure BDA0000447248420000051
表4体系1-5性能参数表
备注：流变性测试温度为65℃±2℃，ES测试温度为50℃±2℃，HTHP测试温度为150℃±2℃。
G10〞/10ˊ参数为初切和终切，参照GB/T161782-1997,用六速旋转粘度计ZNN-D6B测得。
HTHP参数为高温高压滤失量，参照GB/T161782-1997,用GGS42型高温高压滤失仪测得。
从表4可知，本发明实施例中的乳化剂适用于不同密度下的油基钻井液，形成的钻井液体系具有良好的流变性、电稳定性、抗180℃高温的能力，整个体系性能稳定。
本发明乳化剂可以用于油基钻井液以及其他类似的技术领域。用于油基钻井液时，可以采用常规钻井液的组成，并根据地层特征，选择相配伍的其他各类添加剂。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种抗高温油基钻井液乳化剂，由以下组分组成：
乳化剂A：长链烷基脂肪醇酰胺类非离子表面活性剂；乳化剂B：磺酸盐；乳化剂C：硬脂酸盐；
乳化剂A:乳化剂B:乳化剂C的质量配比1.5～2.5:0.8～1.2:1。
2.根据权利要求1所述的抗高温油基钻井液乳化剂，其特征在于，乳化剂B选自石油磺酸铁、烷基芳基磺酸钠和烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的抗高温油基钻井液乳化剂，其特征在于，乳化剂C选自硬脂酸聚氧乙烯酯或硬脂酸锌中的一种或两种。
4.根据权利要求1或2所述的抗高温油基钻井液乳化剂，其特征在于，乳化剂A:乳化剂B:乳化剂C的质量配比2:1:1。
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