CN103756652B - 一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法 - Google Patents

一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明特别涉及一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法，这种乳化剂由按重量配比45%~60%的松香酸、15%~20%的环己胺、20%~40%的白油制备而成。制备方法为在反应釜中依次加入松香酸重量的2~3倍的乙醇、松香酸，充分搅拌至松香酸完全溶解并加热；当反应釜温度达到60℃~80℃时，在0.5h~1h匀速滴加完环己胺，在100？r/min~120？r/min的搅拌下保温反应4h～8h；加热至90℃~100℃蒸馏出乙醇，加入白油，搅拌0.5h。本发明解决了现有的常用油基钻井液乳化剂用在无土相钻井液体系中效果差的问题，同时克服了常用的油基钻井液乳化剂应用不便、操作繁琐的缺陷。

Description

一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法，特别涉及一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法，这种钻井液用乳化剂在高密度油基钻井液中亦可无须使用润湿剂。
背景技术
随着国内外对以页岩气为标志的非常规气藏的大规模开发的进行，油基钻井液的应用越来越广泛。与传统的水基钻井液相比，油基钻井液因其良好的抑制性能、润滑性能、流变性能在页岩气钻探中得以广泛应用。
目前在开发页岩气及非常规气藏的过程中使用的油基钻井液包括有机土相和无机土相油基钻井液两种，主要为有土相油基钻井液，在我国第一个商业化开采页岩气的区块就采用有土相油基钻井液。但在高密度条件下，有土相体系暴露出流变性差、起下钻不畅、易粘卡引发井下复杂事故、低固相含量高、当量循环密度高等缺陷，钻遇塑性泥岩时机械钻速低，易诱发井漏。例如我国西南地区某井在钻遇高压层位压井时，由于有土相钻井液体系流变性差，诱发漏失，该井漏失油基钻井液450m3，直接经济损失630万元，处理复杂损失工时28天；该区块另一口井漏失油基钻井液520m3，直接经济损失728万元，处理复杂损失工时35天，井漏的同时也伴随严重的井控风险。
无土相油基钻井液与常规的有土相油基钻井液相比，除抑制性强、润滑性好之外，更具有流变性好、相同条件下当量循环密度低、利于提高机械钻速等突出优点。无土相油基钻井液只需要很小的驱动力，即可破坏其形成的空间结构，解决高密度含土相钻井液因结构强度太大而造成憋泵、开泵泵压过高、当量循环密度过大诱发井漏的问题。
乳化剂是油基钻井液的核心处理剂，对于油基钻井液体系的性能好坏起着至关重要的作用，传统的用于有土相油基钻井液体系的乳化剂用在无土相钻井液体系中普遍存在破乳电压低、高密度条件下流变性差、加重材料易沉降等缺点；而且目前常用的油基钻井液乳化剂均分为主乳化剂和副乳化剂，二者必须配合使用，同时为了更好的悬浮加重材料，在油基钻井液中必须使用润湿剂对加重材料进行润湿，导致在实际使用过程中操作维护繁琐，尤其是高密度油基钻井液对现场操作人员的技术水平要求较高。
因此有必要根据无土相油基钻井液的特性，结合所用的油基钻井液系列特点，研制出一系列与无土相油基钻井液相配套的乳化剂产品，满足非常规油气藏的开发需要。
发明内容
本发明的目的提供一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法，用于解决现有的常用油基钻井液乳化剂用在无土相钻井液体系中效果差的问题，并同时克服常用的油基钻井液乳化剂应用不便、操作繁琐的问题。
为此，本发明的技术方案是：一种油基钻井液用乳化剂，由以下按重量配比的原材料制备而成：
45%~60%的松香酸，15%~20%的环己胺，20%~40%的白油。
所述的油基钻井液用乳化剂的制备方法，制备步骤如下：
1）、称取重量为所述松香酸重量的2~3倍的乙醇，并按照配比分别称取松香酸、环己胺、白油；
2）、在反应釜中依次按比例加入乙醇、松香酸，充分搅拌至松香酸完全溶解到乙醇中并加热；
3）、当反应釜温度达到60℃~80℃时，在0.5h~1h匀速滴加完环己胺，在100r/min~120r/min转速的搅拌下保温反应4h～8h；
4）、继续加热至90℃~100℃蒸馏出乙醇，加入白油，搅拌0.5h，制得本油基钻井液用乳化剂。
所述松香酸、环己胺、白油的质量分数分别为60%、20%、20%。
所述松香酸、环己胺、白油的质量分数分别为45%、15%、40%。
所述松香酸、环己胺、白油的质量分数分别为50%、18%、32%。
所述白油为3#白油或5#白油。
本发明的有益效果是：（1）本发明提供的这种油基钻井液用乳化剂乳化性能强、配伍性佳、抗温性能好、流变性好，满足无土相油基钻井液对钻井液处理剂的要求，尤其在高密度条件下仍然具有良好效果；（2）本乳化剂属于广谱型产品，既可应用于无土相油基钻井液亦可用于有土相油基钻井液；（3）本乳化剂为复合型乳化剂，克服了以往乳化剂产品必须主乳化剂、副乳化剂配合使用的缺陷，同时还具有润湿作用，即使在高密度油基钻井液中也无须额外使用润湿剂，体系配方、制备方法和所需设备条件简单，易于实施；（4）本乳化剂配制的无土相油基钻井液体系对于基础油的适应广泛，可用于白油、柴油、气制油等。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
（1）本实施例提供一种油基钻井液用乳化剂，由以下按重量配比的原材料制备而成：松香酸：60%，环己胺：20%，3#白油：20%。
（2）这种油基钻井液用乳化剂按照以下方法制备：称取重量为松香酸重量的3倍的乙醇，并按照配比分别称取原材料；在反应釜中依次按比例加入乙醇、松香酸，充分搅拌至松香酸完全溶解到乙醇中并加热；当反应釜温度达到80℃时，在1h匀速滴加完环己胺，在100r/min转速的搅拌下保温反应8h；继续加热至90℃~100℃蒸馏出乙醇，加入3#白油，搅拌0.5h，制得本油基钻井液用乳化剂。
（3）本实施例提供的油基钻井液用乳化剂的性能测试试验如下：
测试1：乳化剂样品在无土相油基钻井液的乳化性能的评价及对高密度钻井液流变性的影响。
本试验采用的无土相油基钻井液包括以下按重量配比的各组分：80%基础油和20%的氯化钙盐水，以及以基础油和氯化钙盐水的总重量计的1.0%~4.0%的乳化剂、2.0%的氢氧化钙、2.0%的降滤失剂、0.5%的提切剂、1.5%增粘剂和加重材料。
分别取乳化剂用量为1.0%、2.0%、3.0%及4.0%，按照上述配方制得一组无土相油基钻井液，将该组无土相油基钻井液在150℃下热滚16h，测试钻井液样品的破乳电压、流变性及高温高压滤失量，结果见表1。
表1无土相油基钻井液性能
测试2：乳化剂的抗高温性能评价。
本试验采用的油基钻井液包括以下按重量配比的各组分：80%的基础油和20%的氯化钙盐水，以及以基础油和氯化钙盐水的总重量计的3.0%的乳化剂、2.0%的氢氧化钙、2.0%的降滤失剂、0.5%的提切剂、1.5%的增粘剂和加重材料。
将上述油基钻井液分别在160℃、180℃和200℃的温度下热滚16h后，测试钻井液的破乳电压、流变性及高温高压滤失量，结果见表2。
表2乳化剂的抗高温性能评价
注：样品在热滚后均无稠化现象，重晶石也未沉淀。
测试3：乳化剂在有土相油基钻井液中的性能评价。
本试验采用的有土相油基钻井液包括以下按重量配比的各组分：90%基础油和10%的氯化钙盐水、以及以基础油和氯化钙盐水的总重量计的1.0%~4.0%的乳化剂、2.0%的有机土、2.0%的氢氧化钙、4.0%的降滤失剂、0.8%的增粘剂、加重材料及占加重材料总重量1%的润湿剂。
分别取乳化剂用量为1.0%、2.0%、3.0%及4.0%，按照上述配方制得一组有土相油基钻井液，将该组有土相油基钻井液在150℃下热滚16h，测试了钻井液样品的破乳电压、流变性及高温高压滤失量，结果见表3。
表3有土相油基钻井液性能
注：样品在热滚后均无稠化现象，重晶石也未沉淀。
测试4：实施例1的乳化剂在不同基础油中的性能评价
本试验采用的无土相油基钻井液包括以下按重量配比的各组分：80%基础油和20%的氯化钙盐水、以及以基础油和氯化钙盐水的总重量计的2.0%的乳化剂、2.0%的氢氧化钙、2.0%的降滤失剂、0.5%的提切剂、1.5%的增粘剂、加重材料。
分别取基础油为白油、柴油和气制油，按照上述配方制得一组无土相油基钻井液，将该组无土相油基钻井液在150℃下热滚16h，测试钻井液的破乳电压、流变性及高温高压滤失量，结果见表4。
表4不同基础油配制的无土相油基钻井液性能
注：样品在热滚后均无稠化现象，重晶石也未沉淀。
从表1、表2、表3和表4可以看出，实施例1的钻井液乳化剂的抗温可达180℃、加量为3%时各项性能指标均达到现场使用要求，可以在无土相油基钻井液中应用亦可以在有土相油基钻井液中应用，高密度条件下乳化剂对钻井液的流变性能基本没有影响，有利于高密度油基钻井液流变性的现场维护，同时配制的无土相油基钻井液体系对于基础油的适应广泛，。
实施例2：
（1）本实施例提供一种油基钻井液用乳化剂，由以下按重量配比的原材料制备而成：松香酸：45%，环己胺：15%，3#白油：40%。
（2）这种油基钻井液用乳化剂按照以下方法制备：称取重量为松香酸重量的2倍的乙醇，并按照配比分别称取原材料；在反应釜中依次按比例加入乙醇、松香酸，充分搅拌至松香酸完全溶解到乙醇中并加热；当反应釜温度达到60℃时，在0.5h內匀速滴加完环己胺，在120r/min转速的搅拌下保温反应4h；继续加热至90℃～100℃蒸馏出乙醇，加入3#白油，搅拌0.5h，制得本油基钻井液用乳化剂。
实施例3：
（1）本实施例提供一种油基钻井液用乳化剂，由以下原材料制备而成：松香酸500g，环己胺：180g，3#白油：320g。
（2）这种油基钻井液用乳化剂按照以下方法制备：称取1250g乙醇，并按照配方分别称取原材料；在反应釜中依次按比例加入乙醇、松香酸，充分搅拌至松香酸完全溶解到乙醇中并加热；当反应釜温度达到70℃时，在0.5h內匀速滴加完环己胺，在110r/min转速的搅拌下保温反应6h；继续加热至90℃～100℃蒸馏出乙醇，加入3#白油，搅拌0.5h，制得本油基钻井液用乳化剂。
实施例4：
上述实施例1、2、3中的3#白油可用5#白油替代。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种油基钻井液用乳化剂的制备方法，其特征在于：由以下按重量配比的原材料制备而成：45%~60%的松香酸，15%~20%的环己胺，20%~40%的白油；
制备步骤如下：
1）、称取重量为所述松香酸重量的2~3倍的乙醇，并按照配比分别称取松香酸、环己胺、白油；
2）、在反应釜中依次按比例加入乙醇、松香酸，充分搅拌至松香酸完全溶解到乙醇中并加热；
3）、当反应釜温度达到60℃~80℃时，在0.5h~1h匀速滴加完环己胺，在100r/min~120r/min转速的搅拌下保温反应4h～8h；
4）、继续加热至90℃~100℃蒸馏出乙醇，加入白油，搅拌0.5h，制得本油基钻井液用乳化剂。
2.如权利要求1所述的油基钻井液用乳化剂的制备方法，其特征在于：所述松香酸、环己胺、白油的质量分数分别为60%、20%、20%。
3.如权利要求1所述一种油基钻井液用乳化剂的制备方法，其特征在于：所述松香酸、环己胺、白油的质量分数分别为45%、15%、40%。
4.如权利要求1所述的一种油基钻井液用乳化剂的制备方法，其特征在于：所述松香酸、环己胺、白油的质量分数分别为50%、18%、32%。
5.如权利要求1所述的一种油基钻井液用乳化剂的制备方法，其特征在于：所述白油为3#白油或5#白油。
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