CN104818004A - 一种增粘提切剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种增粘提切剂及其制备方法。本申请的增粘提切剂是由二聚脂肪酸和多乙烯多胺按羧基:胺基=1:0.4~1.6的摩尔比、在三乙二醇单丁醚存在的条件下反应制成,反应温度140~160℃,保持此温度至不再有水脱出后继续反应10~20min后完成反应,反应的同时脱除反应生成的水。使用本申请的增粘提切剂的无土油基钻井液体系悬浮性好,抗固相和地层水污染的性能增强,对储层伤害小,体系渗透率恢复值增加,并且该体系性能稳定,抑制性强,润滑性好,塑性粘度低,抗温可达260℃。
Description
技术领域
本申请涉及石油开发钻井液领域,特别涉及一种用于无土油基钻井液的增粘提切剂及其制备方法和用途。
背景技术
油基钻井液是以油作为连续相的钻井液,与水基钻井液相比,油基钻井液具有抗高温,抗盐侵,抑制性强,井壁稳定性好,润滑性好,对油气层伤害小等多种优点,目前油基钻井液已经成为钻高温深井,大斜度定向井和各种复杂井所采用的重要手段。由于普通的油基钻井液——含有机土的油基钻井液存在有机土的胶凝性强,体系在高密度条件下往往流变性差,泥饼厚,导致起下钻不畅,机械钻速低,钻井成本高的缺点,我国已开展了对于无土油基钻井液的研究。目前无土油基钻井液研究中遇到的问题是悬浮性差、高密度时容易发生重晶石沉降,虽然现有的调节剂、增粘剂和提切剂种类很多,但是这些调节剂、增粘剂和提切剂大多只适用于普通的油基钻井液——含有机土的油基钻井液,并不能解决无土油基钻井液的问题,例如,现有技术已经公开了一种矿物油基钻井液用聚酰胺基胺流型调节剂,该调节剂由二聚脂肪酸和多元胺进行酰胺化反应,再将反应物与溶剂均匀混合制得。但是该调节剂主要用于普通的油基钻井液——含有机土的油基钻井液,在不含有机土的无土油基钻井液中应用效果并不显著,滤失量大并且该调节剂的制备需要在通氮气的条件下进行,整个反应需要2~3h的时间,反应较慢而且成本较高。
因此,存在对开发用于无土油基钻井液的增粘提切剂及其制备方法的需求。
发明内容
本申请的目的是提供一种用于无土油基钻井液的增粘提切剂。
本申请所提供的增粘提切剂,由二聚脂肪酸和多乙烯多胺在三乙二醇单丁醚存在的条件下反应生成,并且二聚脂肪酸和多乙烯多胺按羧基:胺基=1:0.4~1.6的摩尔比加料,反应温度为140~160℃。
本申请的另一目的是提供一种制备增粘提切剂的方法。
本申请所提供的制备增粘提切剂的方法,包括以下步骤:
a.按羧基:胺基=1:0.4~1.6的摩尔比称量二聚脂肪酸与多乙烯多胺;
b.将二聚脂肪酸中加入二聚脂肪酸质量的15~20%的三乙二醇单丁醚,搅拌均匀后开始加热,在搅拌和加热的条件下,向其中滴加多乙烯多胺;
c.滴加完成后升温至140~160℃,保持此温度至不再有水脱出后继续反应10~20min,完成反应;
d.降温至100℃,加入二聚脂肪酸和多乙烯多胺的总量的35~50%(v/w)的甲苯或二甲苯溶剂,搅拌均匀后降温至60℃,即制得增粘提切剂。
在一些实施方式中,所述多乙烯多胺选自由二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺组成的组。
在一些实施方式中,所述羧基与胺基的摩尔比为1:0.6~0.9。
在一些实施方式中,所述三乙二醇单丁醚的用量为二聚脂肪酸质量的20%。
在一些实施方式中,所述反应的温度为155~160℃,优选为155℃。
在一些实施方式中,所述不再有水脱出后继续反应的时间为15min。
在一些实施方式中,所述溶剂为二甲苯。
在一些实施方式中,所述二聚脂肪酸是二聚体含量为70~98%的二聚脂肪酸或三聚体含量<15%的二聚脂肪酸。
本申请的又一目的是提供增粘提切剂在无土油基钻井液中的用途。
本申请的又一目的是提供增粘提切剂在用于抗260℃的温度的无土油基钻井液中的用途。
本发明人在试图寻找一种反应速度更快的方法来制备用于无土油基钻井液中的增粘提切剂时,无意中发现通过向二聚脂肪酸体系中加入三乙二醇单丁醚能够加快反应的进行,使反应时间缩短至不到50分钟。通过在反应过程中加入三乙二醇单丁醚,改进了制备增粘提切剂的反应由于二聚酸的粘度太高容易停止的缺陷,使反应更为完全彻底。
虽然不希望受到理论的束缚,但发明人认为反应加快的原因可能是加入三乙二醇单丁醚后,使反应中生成的水容易脱出;同时不再需要充氮气,从而简化了反应条件,降低了生产成本。由本申请的特定方法制造的增粘提切剂为油溶性液体,加入到无土油基钻井液中后提高了无土油基钻井液的粘度和切力,赋予了无土油基钻井液极佳的增粘提切效果。
本申请的增粘提切剂替代了胶凝性强的有机土,形成了高性能低破裂点的胶体,增加了机械钻速,减少井下损耗,降低运营成本,减少了钻井液对环境的影响。
使用了本申请的增粘提切剂的无土油基钻井液体系抗固相和地层水污染的性能增强,对储层伤害小,体系渗透率恢复值增加,并且该体系性能稳定,抑制性强,润滑性好,塑性粘度低,抗温可达260℃。
具体实施方式
下面通过实施例来描述本申请的实施方式,本领域的技术人员应当认识到,这些具体的实施例仅表明为了达到本申请的目的而选择的实施技术方案,并不是对技术方案的限制。根据本申请的教导,结合现有技术对本申请技术方案的改进是显然的,均属于本申请保护的范围。
以下各实施例中的化学试剂,如无特别说明均为市售。
实施例1
在带有搅拌器、加热装置、温度计、滴液漏斗和脱水装置的1000ml四口瓶里,加入336g(0.6mol)二聚脂肪酸和二聚脂肪酸质量的15%(约50g)的三乙二醇单丁醚,搅拌均匀并开始加热,把43.2g(0.42mol)二乙烯三胺装入滴液漏斗,在搅拌和加热下,通过滴液漏斗滴加至四口瓶中,待滴完后升温至155℃,保持这个温度至不再有水脱出后再继续反应15min,反应结束后降温至100℃,加入200ml二甲苯,搅拌均匀后降温至60℃即制得可用于无土油基钻井液的增粘提切剂。
实施例2
在实施例1所述的四口瓶里加入336g(0.6mol)二聚脂肪酸和二聚脂肪酸质量的15%(约50g)的三乙二醇单丁醚,搅拌搅匀并开始加热,把49.44g(0.48mol)二乙烯三胺装入滴液漏斗,在搅拌和加热下,通过滴液漏斗滴加至四口瓶中,待滴完后后升温至157℃,保持这个温度至不再有水脱出后再继续反应10min,反应结束后降温至100℃,加入200ml二甲苯,搅拌均匀后降温至60℃即制得可用于无土油基钻井液的增粘提切剂。
实施例3
在实施例1所述的四口瓶里加入336g(0.6mol)二聚脂肪酸和脂肪酸质量的17.8%(约60g)的三乙二醇单丁醚,搅拌搅匀并开始加热,把65.92g(0.64mol)二乙烯三胺装入滴液漏斗,在搅拌和加热下,通过滴液漏斗滴加至四口瓶中,待滴完后升温至155℃,保持这个温度至不再有水脱出后再继续反应15min,反应结束后降温至100℃,加入200ml二甲苯,搅拌均匀后降温至60℃即制得可用于无土油基钻井液的增粘提切剂。
实施例4
在实施例1所述的四口瓶里加入336g(0.6mol)二聚脂肪酸和二聚脂肪酸质量的15%(约50g)的三乙二醇单丁醚,搅拌搅匀并开始加热,把24.72g(0.24mol)二乙烯三胺装入滴液漏斗,在搅拌和加热下,通过滴液漏斗滴加至四口瓶中,待滴完后升温至157℃,保持这个温度至不再有水脱出后再继续反应10min,反应结束后降温至100℃,加入溶剂二甲苯200ml,搅拌均匀后降温至60℃即制得可用于无土油基钻井液的增粘提切剂。
增粘提切剂用于无土油基钻井液体系中的室内评价
1-4号抗温200℃的无土油基钻井液的制备:用量筒量取四份255ml的3号白油,倒入高速搅拌杯中,1号中不加增粘提切剂,2-4号中分别加入3g、6g和9g实施例2制得的增粘提切剂,高速搅拌5min,使其溶解,再加入3g主乳化剂PF-MOMUL-1、4.2g辅乳化剂PF-MOCOAT和3g润湿剂PF-MOWET-1,高速搅拌5min,加入45ml质量浓度为25%的氯化钙水溶液,高速搅拌15min,加入9g氧化钙和15g降滤失剂PF-MOTROL-1,高速搅拌10min,最后加入670g重晶石,继续高速搅拌20min,即制得油水比为85:15的1-4号无土油基钻井液。
5号抗温260℃的无土油基钻井液的制备:用量筒量取270ml的3号白油,倒入高速搅拌杯中,加入9g实施例2制得的增粘提切剂,高速搅拌5min,使其溶解,再加入4.5g主乳化剂PF-MOMUL-1,6.0g辅乳化剂PF-MOCOAT和6g润湿剂PF-MOWET-260,高速搅拌5min,加入30ml质量浓度为25%的氯化钙水溶液,高速搅拌15min,加入9g氧化钙和18g降滤失剂PF-MOTROL-1,高速搅拌10min,最后加入780g重晶石,继续高速搅拌20min,即制得油水比为90:10的5号无土油基钻井液。
将制得的1-5号无土油基钻井液倒入老化罐中,拧紧盖子,放入滚子加热炉中,1-4号在200℃热滚16h,5号在260℃热滚16h,取出冷却,倒入高速搅拌杯中在转速10000-12000转/min下高速搅拌10min,用六速旋转粘度仪在66℃(150℉)测定钻井液的流变性。流变参数测完以后,在六速旋转粘度仪上在600转/min的转速下搅拌1min,测定钻井液的破乳电压(ES),最后测定钻井液在180℃的HTHP滤失量。
表1增粘提切剂用于无土油基钻井液体系中的室内评价
从试验结果可以看出:
1、无土油基钻井液中加入本申请的增粘提切剂后体系的YP值明显增加,即体系的悬浮能力增加,说明本申请的增粘提切剂在无土油基钻井液中具有明显的增粘提切作用;
2、本申请增粘提切剂的YP值增加明显大于PV值的增加,说明其提切效果明显高于提粘效果,因此使用油溶性的液体增粘提切剂替代胶凝性强的有机土可以有效的增加钻机的机械钻速。
3、使用本申请增粘提切剂的无土油基钻井液本体系具有独特的流变性特性,可以提供很强的悬浮能力。
所述仅为本申请的优选实施例,并非对本申请作出任何形式上和实质上的限制。本领域的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,当可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更改、修饰与演变的等同变化均为本申请的等效实施例;同时,凡依据本申请的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更改、修饰与演变等均在本申请的由权利要求界定的范围内。
Claims (10)
1.一种增粘提切剂,其特征在于,所述增粘提切剂由二聚脂肪酸和多乙烯多胺在三乙二醇单丁醚存在的条件下反应生成,并且二聚脂肪酸和多乙烯多胺按羧基:胺基=1:0.4~1.6的摩尔比加料,反应温度为140~160℃。
2.一种制备增粘提切剂的方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.按羧基:胺基=1:0.4~1.6的摩尔比称量二聚脂肪酸与多乙烯多胺;
b.将二聚脂肪酸中加入二聚脂肪酸质量的15~20%的三乙二醇单丁醚,搅拌均匀后开始加热,在搅拌和加热的条件下,向其中滴加多乙烯多胺;
c.滴加完成后升温至140~160℃,保持此温度至不再有水脱出后继续反应10~20min,完成反应;
d.降温至100℃,加入二聚脂肪酸和多乙烯多胺的总量的35~50%(v/w)的甲苯或二甲苯溶剂,搅拌均匀后降温至60℃,即制得增粘提切剂。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述多乙烯多胺选自由二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺组成的组。
4.根据权利要求2所述的方法,其中,所述羧基与胺基的摩尔比为1:0.6~0.9。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,所述三乙二醇单丁醚的用量为二聚脂肪酸质量的20%。
6.根据权利要求2所述的方法,其中,所述反应的温度为155~160℃,优选为155℃。
7.根据权利要求2所述的方法,其中,所述不再有水脱出后继续反应的时间为15min。
8.根据权利要求2所述的方法,其中,所述溶剂为二甲苯。
9.根据权利要求2所述的方法,其中,所述二聚脂肪酸是二聚体含量为70~98%的二聚脂肪酸或三聚体含量<15%的二聚脂肪酸。
10.根据权利要求1所述的增粘提切剂在无土油基钻井液中的用途,优选在用于抗260℃的温度的无土油基钻井液中的用途。
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