CN104312555A - 一种抗高温油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗高温油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗高温油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用。本发明的抗高温油基钻井液用降滤失剂主要由如下重量份成分制备而成：N，N-二甲基甲酰胺400份、二甲苯50份、腐植酸180-220份和脂肪胺80-120份；优选所述腐植酸纯度≥98％。本发明的降滤失剂适用于温度在220℃以下、密度在0.9～2.2g/cm3、油水比在70:30～90:10范围内的柴油和白油基钻井液体系，解决降滤失剂加量大、效果低，高温降解导致流变性变差、滤失量增大和污染环境等问题。

Description

一种抗高温油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及深井超深井石油资源勘探与开发技术领域，具体说是涉及一种抗高温油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着国内外能源需求的不断增加，石油勘探开发逐渐向深部和复杂地层钻进，钻探深井、超深井、大斜度井、多分支井、水平井等复杂井的数量越来越多，更加之对非常规油气资源的开发，对油基钻井液的需求逐步增多。油基钻井液具有抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度小等优点。多数使用的油包水乳化钻井液是以水滴为分散相，油为连续相，并添加有乳化剂，润湿剂，降滤失剂等处理剂所形成的稳定乳状液体系，其中降滤失剂是必不可少的成分，主要作用是使钻井液在井壁上形成薄而致密的泥饼，从而降低滤失量、维持井眼稳定以及减少钻井液侵入、损害油气层。国内油基钻井液降滤失剂的研究还比较少，商品化的产品更少，主要为沥青类产品，而沥青类产品有降低钻速、污染环境和加量大等缺点，目前常用的油基钻井液配方中，已对其限制使用。腐植酸酰胺类降滤失剂具有加量少、降滤失效果好、抗高温和对环境友好等特点。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种抗高温油基钻井液用降滤失剂；本发明的降滤失剂能够提高油基钻井液体系的高温降滤失性能，解决钻探深井超深井过程中由于降滤失剂高温分解造成的钻井液体系流变性异常和滤失量增大等问题。
本发明的另一目的在于提供所述抗高温油基钻井液用降滤失剂的制备方法；
本发明的又一目的在于提供所述抗高温油基钻井液用降滤失剂在提高油基钻井液体系的降滤失性能中的应用。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种抗高温油基钻井液用降滤失剂，所述降滤失剂主要由如下重量份成分制备而成：N，N-二甲基甲酰胺400份；二甲苯50份；腐植酸180-220份、脂肪胺80-120份。
所述腐植酸可以为现有常规市售的腐植酸，本发明可以进一步优选所述腐植酸纯度≥98％。
根据本发明所述的降滤失剂，所述脂肪胺是碳原子数为12～36的单链或双链有机胺；
根据本发明所述的降滤失剂，其中优选所述脂肪胺为十二烷基伯胺、十六烷基伯胺、十八烷基伯胺、双十二烷基仲胺、双十六烷基仲胺和双十八烷基仲胺中的一种或两种以上的组合。
其中更优选为十六烷基伯胺或十八烷基伯胺。
根据本发明所述的降滤失剂，所述降滤失剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)首先将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温反应，当从真空捏合机中的抽离液中不再有水产生，即为反应终点，得到反应物料；
(2)将步骤(1)得到的反应物料进行减压蒸馏，去除反应物料中的有机溶剂，得到反应物料中的干状固相组份；然后将干状固相组份粉碎过筛，得到所述的降滤失剂。
根据本发明所述的降滤失剂，其中优选步骤(1)中将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至100-120℃反应；
根据本发明所述的降滤失剂，其中还优选步骤(1)中将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温反应2-5h；
根据本发明所述的降滤失剂，其中还优选步骤(2)中所述过筛是过200目筛。
另一方面，本发明还提供了前面任意一项所述抗高温油基钻井液用降滤失剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)首先将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温反应，当从真空捏合机中的抽离液中不再有水产生，即为反应终点，得到反应物料；
(2)将步骤(1)得到的反应物料进行减压蒸馏，去除反应物料中的有机溶剂，得到反应物料中的干状固相组份；然后将干状固相组份粉碎过筛，得到所述的降滤失剂。
根据本发明所述的方法，其中优选步骤(1)是将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至100-120℃反应；
根据本发明所述的降滤失剂，其中还优选步骤(1)中将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温反应2-5h。
根据本发明所述的方法，其中优选步骤(1)在100-120℃抽真空反应2-5h；
根据本发明所述的方法，其中还优选步骤(2)所述减压蒸馏为在140-160℃下减压蒸馏；
根据本发明所述的方法，其中还优选步骤(3)中所述过筛是过200目筛。
又一方面，本发明还提供了前面任意一项所述抗高温油基钻井液用降滤失剂在提高油基钻井液体系的降滤失性能中的应用；
根据本发明所述的应用，其中优选所述油基钻井液体系为柴油和白油基钻井液体系；
根据本发明所述的应用，其中进一步优选所述油基钻井液体系为温度在220℃以下、密度在0.9～2.2g/cm3、油水比在70:30～90:10范围内的柴油和白油基钻井液体系。
综上所述，本发明提供了一种抗高温油基钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用。本发明的降滤失剂具有如下优点：
本发明为一种抗高温油基钻井液用腐植酸酰胺类降滤失剂，适用于温度在220℃以下、密度在0.9～2.2g/cm3、油水比在70:30～90:10范围内的柴油和白油基钻井液体系，解决降滤失剂加量大、效果低，高温降解导致流变性变差、滤失量增大和污染环境等问题。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
主要设备：具有加热、搅拌、冷却系统的不锈钢反应釜；
N，N-二甲基甲酰胺400份；二甲苯50份；腐植酸180-220份、脂肪胺80-120份。
实施例1
首先将N，N-二甲基甲酰胺400份、二甲苯50份、200份腐植酸和80份十八烷基伯胺依次加入到不锈钢真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至120℃，反应3小时。然后对反应物料进行减压蒸馏去除有机溶剂，最后将干状固相组份粉碎，过200目筛，既得腐植酸酰胺类降滤失剂成品。
实施例2
首先将N，N-二甲基甲酰胺400份、二甲苯50份、180份腐植酸和80份十八烷基伯胺依次加入到不锈钢真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至120℃，反应3小时。然后对反应物料进行减压蒸馏去除有机溶剂，最后将干状固相组份粉碎，过200目筛，既得腐植酸酰胺类降滤失剂成品。
实施例3
首先将N，N-二甲基甲酰胺400份、二甲苯50份、220份腐植酸和120份十八烷基伯胺依次加入到不锈钢真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至120℃，反应3小时。然后对反应物料进行减压蒸馏去除有机溶剂，最后将干状固相组份粉碎，过200目筛，既得腐植酸酰胺类降滤失剂成品。
实施例4
首先将N，N-二甲基甲酰胺400份、二甲苯50份、150份腐植酸和100份十八烷基伯胺依次加入到不锈钢真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至120℃，反应3小时。然后对反应物料进行减压蒸馏去除有机溶剂，最后将干状固相组份粉碎，过200目筛，既得腐植酸酰胺类降滤失剂成品。
实施例5
首先将N，N-二甲基甲酰胺400份、二甲苯50份、220份腐植酸和50份十八烷基伯胺依次加入到不锈钢真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至120℃，反应3小时。然后对反应物料进行减压蒸馏去除有机溶剂，最后将干状固相组份粉碎，过200目筛，既得腐植酸酰胺类降滤失剂成品。
利用本发明的抗高温油基钻井液用腐植酸酰胺类降滤失剂配制了不同密度和油水比的白油基钻井液，在不同温度下对其性能进行测定。
应用例1
实验配方：70份5#白油+30份CaCl2水溶液(浓度20％)+4份乳化剂+2份有机土+4份降滤失剂-实施例1+2份氧化钙+重晶石。
应用例2
实验配方：80份5#白油+20份CaCl2水溶液(浓度20％)+6份乳化剂+2份有机土+4份降滤失剂-实施例1+2份氧化钙+重晶石。
应用例3
实验配方：90份5#白油+10份CaCl2水溶液(浓度20％)+8份乳化剂+2份有机土+4份降滤失剂-实施例1+2份氧化钙+重晶石。
应用例4
实验配方：80份5#白油+20份CaCl2水溶液(浓度20％)+6份乳化剂+2份有机土+4份降滤失剂-实施例2+2份氧化钙+重晶石。
应用例5
实验配方：80份5#白油+20份CaCl2水溶液(浓度20％)+6份乳化剂+2份有机土+4份降滤失剂-实施例3+2份氧化钙+重晶石。
应用例6
实验配方：80份5#白油+20份CaCl2水溶液(浓度20％)+6份乳化剂+2份有机土+4份降滤失剂-实施例4+2份氧化钙+重晶石。
应用例7
实验配方：80份5#白油+20份CaCl2水溶液(浓度20％)+6份乳化剂+2份有机土+4份降滤失剂-实施例5+2份氧化钙+重晶石。
应用例1-5是采用实施例1-3制备的降滤失剂配制的不同油水比和温度的油基钻井液实验配方体系，由实验结果可知：本发明所制备的油基钻井液用腐植酸胺降滤失剂在220℃范围内具有良好的高温高压滤失性能，且高温老化前后流变性良好，说明降滤失剂抗220℃高温。应用例6和7为采用实施例4和5制备的油基腐植酸胺降滤失剂配制的油基钻井液配方体系，由实验结果：老化前后流变性差异较大，切力低、携岩能力差，高温高压滤失量较大。

Claims (10)

1.一种抗高温油基钻井液用降滤失剂，其特征在于，所述降滤失剂主要由如下重量份成分制备而成：N，N-二甲基甲酰胺400份；二甲苯50份；腐植酸180-220份、脂肪胺80-120份。
2.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述腐植酸纯度≥98％。
3.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述脂肪胺是碳原子数为12～36的单链或双链有机胺。
4.根据权利要求3所述的降滤失剂，其特征在于，所述脂肪胺为十二烷基伯胺、十六烷基伯胺、十八烷基伯胺、双十二烷基仲胺、双十六烷基仲胺和双十八烷基仲胺中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的降滤失剂，其特征在于，所述降滤失剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)首先将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温反应，当从真空捏合机中的抽离液中不再有水产生，即为反应终点，得到反应物料；其中优选将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐植酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至100-120℃反应，其中还优选反应2-5h；
(2)将步骤(1)得到的反应物料进行减压蒸馏，去除反应物料中的有机溶剂，得到反应物料中的干状固相组份，然后将干状固相组份进行粉碎过筛，优选过200目筛，得到所述的降滤失剂。
6.权利要求1～5任意一项所述抗高温油基钻井液用降滤失剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)首先将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温反应，当从真空捏合机中的抽离液中不再有水产生，即为反应终点，得到反应物料；
(2)将步骤(1)得到的反应物料进行减压蒸馏，去除反应物料中的有机溶剂，得到反应物料中的干状组份，然后将干状固相组份进行粉碎过筛，得到所述的降滤失剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中步骤(1)是将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温至100-120℃进行反应。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将N，N-二甲基甲酰胺、二甲苯、腐殖酸和脂肪胺依次加入到真空捏合机中，在不断搅拌和抽真空的情况下，加热升温反应2-5h。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中步骤(2)所述干状固相组份粉碎后过200目筛。
10.权利要求1～5任意一项所述抗高温油基钻井液用降滤失剂在提高油基钻井液体系的降滤失性能中的应用；其中优选所述油基钻井液体系为柴油和白油基钻井液体系；更优选为温度在220℃以下、密度在0.9～2.2g/cm3、油水比在70:30～90:10范围内的柴油和白油基钻井液体系。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150128

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