CN104592958B - 一种油基钻井液用粉状乳化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油基钻井液用粉状乳化剂，属于油田钻井液用处理剂合成技术领域，由2,6二氨基吡啶、COOH—（CH2）b—COOH二元酸、NH2—（CH2）a—NH2二元胺和CH3（CH2）c—COOH脂肪酸按照摩尔比1：2：2：1的比例混合后，控制反应温度140℃~150℃，3次共聚反应时间皆为3~5h，常温下粉碎得到粉状乳化剂，本发明通过基团间的氢键作用力，形成内作用力强、聚集态结构固体乳化剂。在0℃~120℃条件下为固体粉末，乳化能力强，抗温达180℃，产品易包装和运输，现场容易操作，能够更好地满足现场施工需要。

Description

一种油基钻井液用粉状乳化剂
技术领域
本发明涉及一种油基钻井液用粉状乳化剂，属于油田钻井液用处理剂合成技术领域。
背景技术
油基钻井液具有润滑性好、抗高温、抗污染能力强、抑制性好及保护油气层的优势，成为钻遇强水敏地层、易坍塌地层及巨厚盐膏层的首选体系。乳化剂是油基钻井液的核心处理剂，用于保证钻井液的乳化稳定性、流变性，对油基钻井液的性能好坏起到了重要作用。
目前国内油基钻井液用乳化剂多为液态，CN1597836A公布了一种油基钻井液用液态可转向乳化剂，该乳化剂在使用时形成油包水乳液，在清洗时可以转变为具有亲水性质，含油钻屑易于清洗；党庆功等在《油田化学》2008年25卷4期的“油基钻井液用乳化剂CET的研制”介绍了乳化剂CET，采用的是Ru2199570公布的专利技术，由油脂加工废料与有机碱为原料合成的可降解液态乳化剂，用其配制的油基钻井液体系，滤失量较低，乳化稳定性较好。但液态乳化剂现场应用中存在低温下增稠，现场操作困难，包装运输困难，增加了运输成本，且产品不易储存和计量等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有液态乳化剂低温下增稠、现场操作困难、运输成本高等问题，而提供了一种油基钻井液用粉状乳化剂。
本发明由2,6二氨基吡啶、二元酸、二元胺和脂肪酸按照摩尔比1：2：2：1的比例混合后，控制反应温度140℃～150℃，3次共聚反应时间皆为3～5h，常温下粉碎得到粉状乳化剂，具有以下结构式为：
式中，
R1是通式为NH2—(CH2)a—NH2的二元胺，a＝2，3，……10；
R2是通式为COOH—(CH2)b—COOH的二元酸，b＝1，3，……8；
R3是通式为CH3(CH2)c—COOH的脂肪酸，c＝10，11，12，13。
所述的二元胺类单体R1是通式为NH2—(CH2)a—NH2的二元胺，a＝2，3，……10中的一种。
所述的二元酸类单体R2是通式为COOH—(CH2)b—COOH的二元酸，b＝1，3，……8中的一种。
所述脂肪酸类单体R3是通式为CH3(CH2)c—COOH(c＝10，11，12，13)的脂肪酸中的一种。
本发明的有益效果：本发明通过基团间的氢键作用力，形成内作用力强、聚集态结构固体乳化剂。在0℃～120℃条件下为固体粉末，乳化能力强，抗温达180℃，产品易包装和运输，现场容易操作，能够更好地满足现场施工需要。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明及其效果做进一步说明。
实施例1
将0.5mol的乙二胺与0.5mol的葵二酸混合均匀，在140℃条件下，共聚反应3h，然后加入0.25mol的2,6二氨基吡啶在140℃条件下，共聚反应3h，再加入0.25mol十二酸共聚反应3h，自然冷却后得固体产物，粉碎即可得油基钻井液用粉状乳化剂，其结构式为：
实施例2
将1.0mol的葵二胺与1.0mol的丁二酸混合均匀，在140℃条件下，共聚反应4h，然后加入0.5mol的2,6二氨基吡啶在140℃条件下，共聚反应4h，再加入0.5mol十三酸共聚反应4h，自然冷却后得固体产物，粉碎即可得油基钻井液用粉状乳化剂，其结构式为：
实施例3
将0.8mol的己二胺与0.8mol的己二酸混合均匀，在150℃条件下，共聚反应5h，然后加入0.4mol的2,6二氨基吡啶在150℃条件下，共聚反应5h，再加入0.4mol十四酸共聚反应5h，自然冷却后得固体产物，粉碎即可得油基钻井液用粉状乳化剂，其结构式为：
实施例4-9的反应物成分如表1所示：
表1 实施例4-9反应组分表(以单位为摩尔mol)
为了进一步说明本发明的效果，将实施例样品进行综合评价。
1、理化指标
表2 本发明产品的理化指标
项目 指标
外观 浅黄色流动性粉末
密度，g/cm<sup>3</sup> 0.98～1.0
熔点，℃ 120
HLB值 1.5～2.5
破乳电压，V &gt;600
乳化率，％ &gt;90
2、乳化性能
将实施例1反应得到的本发明产品配制不同油水比的乳状液，乳状液配方：240mL柴油(0号)+60mL蒸馏水+2％实施例1产品+2％有机土，180℃老化16h后，50℃测定破乳电压和乳化率，然后乳状液倒入500mL量筒中，静置24h，观察分离出油层的体积V(mL),按照乳化率＝(300-V)/300×100％计算；不同油水比乳化效果如表3所示，破乳电压大于625V，乳化率为100％。
表3 实施例1产品对不同油水比乳液的影响
油水比 破乳电压，V 乳化率，％
9：1 1056 100
8：2 984 100
7：3 625 100
3、配浆性能
按照GB/T16783.2-2013的要求测定油基钻井液的各项性能，将实施例1反应得到的本发明产品配制油基钻井液，基本配方：300mL油水体积比为8:2的基液+3％实施例1产品+3％有机土+4％氧化沥青+3％CaO+400g重晶石，密度1.6g/cm3，180℃老化16h后，实验结果见表4。
表4 实施例1产品在柴油基不同油水比钻井液性能
注：AV为表观粘度，PV为塑性粘度，YP为动切力，FL为常压虑失量，ES为破乳电压，Q10s/Q10min为初终切。
由表4可知，当实施例1产品加量为3％、油水比为7：3时，钻井液动塑比为0.433，剪切稀释性好，破乳电压为456V，乳液稳定性好，由此可见，本发明具有良好的流变性和乳液稳定性。
综上所述，本发明在0℃～120℃条件下为固体粉末，乳化能力强，乳化率为100％，抗温达180℃，在不同油水比钻井液中具有良好的流变性和乳液稳定性。

Claims (4)

1.油基钻井液用粉状乳化剂，其特征在于：由2,6二氨基吡啶、二元酸、二元胺和脂肪酸按照摩尔比1：2：2：1的比例混合后，控制反应温度140℃～150℃，3次共聚反应时间皆为3～5h，常温下粉碎得到粉状乳化剂，具有以下结构式为：
式中，R1的通式为NH2—(CH2)a—NH，a＝2，3，4，5，6，7，8，9，10；
R2的通式为OC—(CH2)b—CO，b＝1，3，4，5，6，7，8；
R3的通式为CH3(CH2)c—CO，c＝10，11，12，13；
R4的通式为NH—(CH2)a—NH，a＝2，3，4，5，6，7，8，9，10。
2.根据权利要求1所述的油基钻井液用粉状乳化剂，其特征是：所述二元胺的通式为NH2—(CH2)a—NH2，a＝2，3，4，5，6，7，8，9，10。
3.根据权利要求1所述的油基钻井液用粉状乳化剂，其特征是：所述二元酸的通式为COOH—(CH2)b—COOH，b＝1，3，4，5，6，7，8。
4.根据权利要求1所述的油基钻井液用粉状乳化剂，其特征是：所述脂肪酸的通式为CH3(CH2)c—COOH，c＝10，11，12，13。
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