CN104388062B - 一种抗高温油基钻井液用乳化润湿剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗高温油基钻井液用乳化润湿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乳化润湿剂，所述润湿剂主要由如下重量份成分制备得到：脂肪酸500～700份、N,N‑双(2‑羟乙基)乙二胺100～150份、烷基酚聚氧乙烯醚150～200份和白油200～300份。本发明的抗高温油基钻井液用乳化润湿剂适用于温度在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，解决钻探深井超深井过程中由于乳化润湿剂高温分解造成的钻井液体系乳化稳定性降低、流变性异常和重晶石沉降等问题。

Description

一种抗高温油基钻井液用乳化润湿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，本发明涉及一种抗高温油基钻井液用乳化润湿剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来我国西部油田超过7000m的超深井和东部油田超过5000m的深井钻探中，井底温度常常超过180℃甚至200℃。在高温条件下，水基钻井液中的各种组分均会发生降解、发酵、增稠、失效等变化，从而使钻井液性能发生剧变，严重时将导致钻井作业无法正常进行。国内外大量实践表明，采用油基钻井液钻进水敏性强的地层、深井高温高压地层、巨厚盐膏层等复杂地层时，可以大幅降低井下复杂事故率，提高机械钻速。在油基钻井液中存在大量亲水性组份，如重晶石和钻屑等，这些亲水固相组份若不能较好的油润湿将会造成钻井液体系流变性变差，乳化稳定性降低和重晶石沉降等问题。目前市场上的润湿剂在钻遇深井超深井时，易发生高温降解、失去作用，而且还存在加量大、效果低等缺陷。本发明提供一种抗高温油基钻井液用乳化润湿剂，能提高油基钻井液体系的高温乳化稳定性和对亲水组份的油润湿性能，促进钻井液体系的稳定性。
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乳化润湿剂；本发明的抗高温油基钻井液用乳化润湿剂能够提高油基钻井液体系的高温乳化稳定性能和对亲水组份的油润湿性能，解决钻探深井超深井过程中由于乳化润湿剂高温分解造成的钻井液体系乳化稳定性降低、流变性异常和重晶石沉降等问题；
本发明的另一目的在于提供所述抗高温油基钻井液用乳化润湿剂的制备方法；
本发明的又一目的在于提供所述抗高温油基钻井液用乳化润湿剂在提高油基钻井液体系的高温乳化稳定性和对亲水组份的油润湿性能中的应用。
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乳化润湿剂，所述润湿剂主要由如下重量份成分制备得到：脂肪酸500～700份、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺100～150份、烷基酚聚氧乙烯醚150～200份和白油200～300份。
根据本发明所述的润湿剂，本发明优选所述脂肪酸为碳原子数为2～22的有机羧酸；其中优选为月桂酸、牛脂基脂肪酸、妥尔油脂肪酸、椰油酸、大豆油酸、棕榈酸、鲸油脂肪酸、亚麻油脂肪酸和菜籽油脂肪酸中的一种或两种以上的混合。
根据本发明所述的润湿剂，本发明进一步优选所述烷基酚聚氧乙烯醚为OP-10。
根据本发明所述的润湿剂，本发明进一步优选所述白油为运动粘度(40℃测定)在1.7～3.3mm2/s范围的白油；
其中更优选为3#白油。
根据本发明所述的润湿剂，所述润湿剂由包括如下步骤的方法制备得到：将脂肪酸和N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到反应容器中，搅拌下，加热升温反应，反应完毕，加入烷基酚聚氧乙烯醚，继续反应，反应完毕，降温，加入3#白油，搅拌均匀，出料既得所述润湿剂。
根据本发明所述的润湿剂，本发明优选加入烷基酚聚氧乙烯醚后，继续反应1-3小时。
根据本发明所述的润湿剂，本发明优选所述的加热升温反应是加热升温至150-200℃进行反应。
根据本发明所述的润湿剂，本发明优选所述的加热升温反应是加热升温至150-200℃反应3-5小时。
根据本发明所述的润湿剂，本发明优选所述的降温是降温至80℃。
另一方面，本发明还提供了前面任意所述抗高温油基钻井液用乳化润湿剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：将脂肪酸和N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到反应容器中，搅拌下，加热升温反应，反应完毕，加入烷基酚聚氧乙烯醚，继续反应，反应完毕，降温，加入3#白油，搅拌均匀，出料既得所述润湿剂。
根据本发明所述的方法，本发明优选加入烷基酚聚氧乙烯醚后，继续反应1-3小时。
根据本发明所述的方法，本发明优选所述的加热升温反应是加热升温至150-200℃进行反应。
根据本发明所述的方法，本发明进一步优选所述的加热升温反应是加热升温至150-200℃反应3-5小时。
根据本发明所述的方法，本发明优选所述的降温是降温至80℃。
又一方面，本发明还提供了前面任意所述抗高温油基钻井液用乳化润湿剂在提高油基钻井液体系的高温乳化稳定性和对亲水组份的油润湿性能中的应用。
根据本发明所述的应用，本发明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，本发明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乳化润湿剂及其制备方法和应用。本发明的抗高温油基钻井液用乳化润湿剂具有如下优点：
本发明的抗高温油基钻井液用乳化润湿剂适用于温度在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，解决钻探深井超深井过程中由于乳化润湿剂高温分解造成的钻井液体系乳化稳定性降低、流变性异常和重晶石沉降等问题。
利用本发明的抗高温油基钻井液用乳化润湿剂配制了不同密度和油水比的白油基钻井液，在不同温度下高温静置老化72小时，测定白油基钻井液体系流变性能、电稳定性和重晶石悬浮性能。
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、抽真空系统的不锈钢反应釜；
实施例1
首先将500份大豆油酸和133份N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到不锈钢反应釜中，在不断搅拌下，加热升温至170℃，反应4小时；反应完毕，加入150份OP-10，继续反应2小时；降温至80℃，加入200份3#白油，搅拌均匀后，出料既得乳化润湿剂成品。
实施例2
首先将600份椰油酸和140份N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到不锈钢反应釜中，在不断搅拌下，加热升温至170℃，反应4小时；反应完毕，加入200份OP-10，继续反应2小时；降温至80℃，加入200份3#白油，搅拌均匀后，出料既得乳化润湿剂成品。
实施例3
首先将700份妥尔油酸和150份N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到不锈钢反应釜中，在不断搅拌下，加热升温至170℃，反应4小时；反应完毕，加入180份OP-10，继续反应2小时；降温至80℃，加入250份3#白油，搅拌均匀后，出料既得乳化润湿剂成品。
实施例4
首先将250份大豆油酸和133份N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到不锈钢反应釜中，在不断搅拌下，加热升温至170℃，反应4小时；反应完毕，加入150份OP-10，继续反应2小时；降温至80℃，加入200份3#白油，搅拌均匀后，出料既得乳化润湿剂成品。
实施例5
首先将800份大豆油酸和160份N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到不锈钢反应釜中，在不断搅拌下，加热升温至170℃，反应4小时；反应完毕，加入250份OP-10，继续反应2小时；降温至80℃，加入300份3#白油，搅拌均匀后，出料既得乳化润湿剂成品。利用本发明的抗高温油基钻井液用乳化润湿剂配制了不同密度和油水比的白油基钻井液，在不同温度下高温静置老化72小时，测定白油基钻井液体系流变性能、电稳定性和重晶石悬浮性能。
应用例1
实验配方：70份5#白油+30份CaCl2水溶液(浓度20％)+2.5份乳化剂+1.5份乳化润湿剂-实施例1+2份有机土+4份降滤失剂+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％)+3份乳化剂+3份乳化润湿剂-实施例1+2份有机土+4份降滤失剂+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％)+4份乳化剂+4份乳化润湿剂-实施例1+2份有机土+4份降滤失剂+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％)+3份乳化剂+3份乳化润湿剂-实施例2+2份有机土+4份降滤失剂+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％)+3份乳化剂+3份乳化润湿剂-实施例3+2份有机土+4份降滤失剂+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％)+3份乳化剂+3份乳化润湿剂-实施例4+2份有机土+4份降滤失剂+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％)+3份乳化剂+3份乳化润湿剂-实施例5+2份有机土+4份降滤失剂+2份氧化钙+重晶石。
应用例1-5是采用实施例1-3制备的乳化剂润湿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乳化剂润湿剂在220℃范围内具有良好的高温乳化剂润湿稳定性能，且高温老化钻井液体系重晶石密度差较小，且乳化稳定性良好，说明乳化剂润湿剂抗220℃高温。应用例6和7为采用实施例4和5制备的乳化剂润湿剂配制的油基钻井液配方体系，由实验结果：钻井液体系破乳电压较低、重晶石密度差较大、切力低、携岩能力差。

Claims (14)

1.一种抗高温油基钻井液用乳化润湿剂，其特征在于，所述润湿剂主要由如下重量份成分制备得到：脂肪酸500～700份、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺100～150份、烷基酚聚氧乙烯醚150～200份和3#白油200～300份；所述烷基酚聚氧乙烯醚为OP10；所述润湿剂由包括如下步骤的方法制备得到：将脂肪酸和N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到反应容器中，搅拌下，加热升温反应，反应完毕，加入烷基酚聚氧乙烯醚，继续反应，反应完毕，降温，加入3#白油，搅拌均匀，出料即得所述润湿剂，所述脂肪酸为碳原子数为12～22的有机羧酸。
2.根据权利要求1所述的润湿剂，其特征在于，所述脂肪酸为月桂酸、牛脂基脂肪酸、妥尔油脂肪酸、椰油酸、大豆油酸、棕榈酸、鲸油脂肪酸、亚麻油脂肪酸和菜籽油脂肪酸中的一种或两种以上的混合。
3.根据权利要求1所述的润湿剂，其特征在于，所述继续反应的反应时间为1-3小时。
4.根据权利要求3所述的润湿剂，其特征在于，所述的加热升温反应是加热升温至150-200℃进行反应，直至反应不再产生水蒸气即为终点。
5.根据权利要求4所述的润湿剂，其特征在于，所述加热升温反应的反应时间为3-5小时。
6.根据权利要求3所述的润湿剂，其特征在于，所述的降温是降温至60～80℃。
7.权利要求1～6任意一项所述抗高温油基钻井液用乳化润湿剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将脂肪酸和N,N-双(2-羟乙基)乙二胺依次加入到反应容器中，搅拌下，加热升温反应，反应完毕，加入烷基酚聚氧乙烯醚，继续反应，反应完毕，降温，加入3#白油，搅拌均匀，出料即得所述润湿剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述继续反应的反应时间为1-3小时。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的加热升温反应是加热升温至150-200℃进行反应。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的加热升温反应是加热升温至150-200℃反应3-5小时。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的降温是降温至80℃。
12.权利要求1～6任意一项所述抗高温油基钻井液用乳化润湿剂在提高油基钻井液体系的高温乳化稳定性和对亲水组份的油润湿性能中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，所述油基钻井液体系为柴油和白油基钻井液体系。
14.根据权利要求12所述的应用，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。
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