CN105368416A - 油基钻井液用改性多聚酸类提切剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂及制备方法,油基钻井液用改性多聚酸类提切剂由如下组份构成:多聚酸、多烯多胺和伯胺,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比为1.8~2︰0.9~1.1,伯胺的摩尔加入量与多烯多胺单体相同。本发明通过脱水缩聚反应形成的高温油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,该提切剂属于低分子类的聚合物提切剂,提切能力强,不影响塑性粘度,能够有效提高钻井液动塑比,稳定的分子结构也使其具有较强的抗高温能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂及制备方法,主要应用于石油天然气钻井行业。
背景技术
油基钻井液具有润滑性好、抑制性强、对地层伤害小等优良性能,已广泛地应用于各种复杂地层的钻井。但是,油基钻井液切力较低,对钻井液携岩效果防止加重剂沉降产生不利影响。为保证其具有适当的切力,克服上述问题,通常加入提切剂对油基钻井液切力进行调节。
目前,使用较普遍的提切剂主要有聚丙烯酸酯类、改性聚氧乙烯醚脂肪胺类、小分子极性有机物及其混合物类等,例如,中国专利公开号103289657A公开的一种含氟油基钻井液提切剂及其制备方法,其公开日为2013-09-11,该制备方法按如下配比和步骤进行:a、将10~300g的丙烯酸酯和0.1~60g的全氟烷基乙基丙烯酸酯加入到1L的二甲亚砜溶剂中,室温下搅拌至完全溶解;b、向步骤a的溶解液中加入0.1~10g的偶氮二异丁腈,搅拌至溶解,然后置于25oC恒温水浴中,搅拌并通入氮气25-35min;c、将步骤b的溶液温度升至50~80℃,反应4~36h,得聚合物溶液;d、将步骤c的聚合物溶液置入无水丙酮与无水乙醚体积比为1:1的混合溶液中,沉淀物经干燥、粉碎,得产品。
但这些提切剂均存在以下问题:在提高切力的同时会大幅增加塑性粘度,不利于提升动塑比;在高剪切条件下效果较好,但在低剪切条件下效果不明显;主要官能团的键能较低,高温条件下易发生断链、失效。总体而言,现有的提切剂相关技术比较适合于中低密度油基钻井液,但并不能解决抗高温高密度油基钻井液中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题,提供一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂及制备方法。本发明通过脱水缩聚反应形成的高温油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,该提切剂属于低分子类的聚合物提切剂,提切能力强,不影响塑性粘度,能够有效提高钻井液动塑比,稳定的分子结构也使其具有较强的抗高温能力。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,其特征在于,由如下组份构成:多聚酸、多烯多胺和伯胺,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比为1.8~2∶0.9~1.1,伯胺的摩尔加入量与多烯多胺单体相同。
所述多聚酸为一种混合物,由油酸、亚油酸以及油酸、亚油酸的二聚体和三聚体构成,其中,质量比为:油酸与亚油酸0.5%~1%,三聚体为1~1.5%,余量为二聚体。
所述多烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种。
所述伯胺为丙胺、丁胺、二乙胺、异丙胺、苯胺中的一种。
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,其特征在于:由多聚酸、多烯多胺和伯胺经脱水反应缩聚而成,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比1.8~2∶0.9~1.1,伯胺的加入量与多烯多胺单体相同。
所述制备方法具体包括如下步骤:
a、将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.8~2∶0.9~1.1,在油浴中加热至75~85℃,搅拌速度为200~250r/min,搅拌25~35min至混合混匀;
b、保持搅拌速度,将油浴温度缓慢提升至145℃~155℃,保温4~6h;
c、加入伯胺,将油浴温度提升至165℃~175℃,保温1~3h;
d、停止加热与搅拌,待温度冷却至室温,即得到改性多聚酸类提切剂。
所述步骤a中,将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.8~2∶0.9~1.1加入装置中,在油浴加热至80℃,低速搅拌30min至混合混匀。
所述步骤b中,在装置上添加分水器,分水器接口处添加冷凝管,并通入循环冷凝水,保持搅拌速度,将油浴温度提升至150℃,保温5h。
所述步骤c中,加入与多烯多胺等物质的量的伯胺,将油浴温度提升至170℃,保温2h。
所述步骤d中,将收集的反应副产物水排除,停止加热与搅拌,待温度冷却至室温倒出,即得到改性多聚酸类提切剂。
采用本发明的优点在于:
1、本发明中的提切剂是在反相乳液中通过自组装缔合形成空间网架结构,增强提切效果。
2、本发明中的提切剂是以羧酸与胺缩聚制得的(两者缩聚生成酰胺基),分子中的酰胺基团为主要官能团。酰胺键比酯键更适合于碱性环境,在高温下也不易降解,有利于高温稳定性。
3、本发明中的提切剂加入油基钻井液中,较低用量即可显著提高钻井液动切力,同时对塑性粘度不产生影响,有利于提高钻井的携砂能力。
4、本发明中的提切剂的分子量较低,在提高油基钻井液切力的同时不会对钻井液塑性粘度造成明显影响。
5、本发明中的提切剂缔合能力极强,可明显改善低剪切速率下钻井液的流变性,提高其低剪切速率下的切力,更有利于固相悬浮。
6、本发明中的提切剂分子结构中的官能团以酰胺基团为主,在碱性环境中具有较强的抗高温能力,最高可达220℃。
7、本发明形成的提切剂在0.5%的加量下即可显著改善油基钻井液流变性,抗温能力强,在提切的同时不增加塑性粘度,更适合高温高密度(密度≥2.0g/cm3)的油基钻井液。
8、本发明中的提切剂能够有效的携带岩屑,保证井眼清洁,尤其是有利于长水平段水平安全快速钻井,是油基钻井液的重要处理剂,具有广泛的应用前景。
具体实施方式
实施例1
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,由如下组份构成:多聚酸、多烯多胺和伯胺,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比为1.8~2∶0.9~1.1,伯胺的摩尔加入量与多烯多胺单体相同。
所述多聚酸为一种混合物,由油酸、亚油酸以及油酸、亚油酸的二聚体和三聚体构成,其中,质量比为:油酸与亚油酸0.5%~1%,三聚体为1~1.5%,余量为二聚体。油酸与亚油酸为0.5%~1%,油酸与亚油酸二者的比例无特殊要求,只要保证含有油酸和亚油酸且满足前述比例即可。二聚体和三聚体中,包括油酸的二聚体和三聚体、亚油酸的二聚体和三聚体,其比例无特殊要求,只要保证含有这些组份且满足前述比例即可。
油酸与亚油酸的比例无特殊要求。
所述多烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种。
所述伯胺为丙胺、丁胺、二乙胺、异丙胺、苯胺中的一种。
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,其特征在于:由多聚酸、多烯多胺和伯胺经脱水反应缩聚而成,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比1.8~2∶0.9~1.1,伯胺的加入量与多烯多胺单体相同。
所述制备方法具体包括如下步骤:
a、将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.8~2∶0.9~1.1,在油浴中加热至75~85℃,搅拌速度为200~250r/min,搅拌25~35min至混合混匀;
b、保持搅拌速度,将油浴温度缓慢提升至145℃~155℃,保温4~6h;
c、加入伯胺,将油浴温度提升至165℃~175℃,保温1~3h;
d、停止加热与搅拌,待温度冷却至室温,即得到改性多聚酸类提切剂。
所述步骤a中,将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.8~2∶0.9~1.1加入装置中,在油浴加热至80℃,低速搅拌30min至混合混匀。
所述步骤b中,在装置上添加分水器,分水器接口处添加冷凝管,并通入循环冷凝水,保持搅拌速度,将油浴温度提升至150℃,保温5h。
所述步骤c中,加入与多烯多胺等物质的量的伯胺,将油浴温度提升至170℃,保温2h。
所述步骤d中,将收集的反应副产物水排除,停止加热与搅拌,待温度冷却至室温倒出,即得到改性多聚酸类提切剂。
实施例2
本发明提供了一种抗高温高密度油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,由多聚酸、多烯多胺和伯胺经脱水反应缩聚而成,其中多聚酸为一种混合物,由油酸、亚油酸以及油酸、亚油酸的二聚体和三聚体构成;多烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种;伯胺为丙胺、丁胺、二乙胺、异丙胺、苯胺中的一种。
本发明还提供了一种抗高温高密度油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,具体如下:
1.将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.8~2∶0.9~1.1加入三口烧瓶中,在油浴加热至80℃,低速搅拌30min至混合混匀;
2.在三口烧瓶上添加分水器,分水器接口处添加冷凝管,并通入循环冷凝水,保持搅拌速度,将油浴温度缓慢提升至145℃~155℃,保温5h;
3.加入与多烯多胺等物质的量的伯胺,将油浴温度提升至165℃~175℃,保温2h;
4.将收集的反应副产物水排除,停止加热与搅拌,待温度冷却至室温倒出,即得到改性多聚酸类提切剂。
评价基础乳液:
1#:油水比=8:2(5#白油、30%氯化钙溶液)+3%span-80
180℃热滚16h后
从上述数据可以看出,本发明的效果明显。将本发明加入到乳液中后,乳液的动切力、动塑比、静切力均得到明显提升;在高温热滚后,乳液仍保持了较高的动切力、动塑比与静切力,说明本发明具有良好的抗温能力。
实施例3
本实施例与上述实施例基本相同,主要区别如下:
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,由如下组份构成:多聚酸、多烯多胺和伯胺,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比为1.8∶0.9,伯胺的摩尔加入量与多烯多胺单体相同。
所述多聚酸为一种混合物,由油酸、亚油酸以及油酸、亚油酸的二聚体和三聚体构成,其中,质量比为:油酸与亚油酸0.5%,三聚体为1%,余量为二聚体。
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,包括:由多聚酸、多烯多胺和伯胺经脱水反应缩聚而成,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比1.8∶0.9,伯胺的加入量与多烯多胺单体相同。
所述制备方法具体包括如下步骤:
a、将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.8∶0.9,在油浴中加热至75,搅拌速度为200r/min,搅拌25min至混合混匀;
b、保持搅拌速度,将油浴温度缓慢提升至145℃,保温4h;
c、加入伯胺,将油浴温度提升至165℃,保温1h;
d、停止加热与搅拌,待温度冷却至室温,即得到改性多聚酸类提切剂。
实施例4
本实施例与上述实施例基本相同,主要区别如下:
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,由如下组份构成:多聚酸、多烯多胺和伯胺,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比为2∶1.1,伯胺的摩尔加入量与多烯多胺单体相同。
所述多聚酸为一种混合物,由油酸、亚油酸以及油酸、亚油酸的二聚体和三聚体构成,其中,质量比为:油酸与亚油酸1%,三聚体为1.5%,余量为二聚体。
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,包括:由多聚酸、多烯多胺和伯胺经脱水反应缩聚而成,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比2∶1.1,伯胺的加入量与多烯多胺单体相同。
所述制备方法具体包括如下步骤:
a、将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比2∶1.1,在油浴中加热至85℃,搅拌速度为250r/min,搅拌35min至混合混匀;
b、保持搅拌速度,将油浴温度缓慢提升至155℃,保温6h;
c、加入伯胺,将油浴温度提升至175℃,保温3h;
d、停止加热与搅拌,待温度冷却至室温,即得到改性多聚酸类提切剂。
实施例5
本实施例与上述实施例基本相同,主要区别如下:
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,由如下组份构成:多聚酸、多烯多胺和伯胺,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比为1.9∶1,伯胺的摩尔加入量与多烯多胺单体相同。
所述多聚酸为一种混合物,由油酸、亚油酸以及油酸、亚油酸的二聚体和三聚体构成,其中,质量比为:油酸与亚油酸0.8%,三聚体为1.3%,余量为二聚体。
一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,包括:由多聚酸、多烯多胺和伯胺经脱水反应缩聚而成,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比1.9∶1,伯胺的加入量与多烯多胺单体相同。
所述制备方法具体包括如下步骤:
a、将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.9∶1,在油浴中加热至80℃,搅拌速度为230r/min,搅拌28min至混合混匀;
b、保持搅拌速度,将油浴温度缓慢提升至150℃,保温5h;
c、加入伯胺,将油浴温度提升至170℃,保温2h;
d、停止加热与搅拌,待温度冷却至室温,即得到改性多聚酸类提切剂。
Claims (10)
1.一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,其特征在于,由如下组份构成:多聚酸、多烯多胺和伯胺,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比为1.8~2︰0.9~1.1,伯胺的摩尔加入量与多烯多胺单体相同。
2.根据权利要求1所述的油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,其特征在于:所述多聚酸为一种混合物,由油酸、亚油酸以及油酸、亚油酸的二聚体和三聚体构成,其中,质量比为:油酸与亚油酸0.5%~1%,三聚体为1~1.5%,余量为二聚体。
3.根据权利要求1或2所述的油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,其特征在于:所述多烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种。
4.根据权利要求3所述的油基钻井液用改性多聚酸类提切剂,其特征在于:所述伯胺为丙胺、丁胺、二乙胺、异丙胺、苯胺中的一种。
5.一种油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,其特征在于:由多聚酸、多烯多胺和伯胺经脱水反应缩聚而成,其中,多聚酸单体与多烯多胺单体的摩尔比1.8~2︰0.9~1.1,伯胺的加入量与多烯多胺单体相同。
6.根据权利要求5所述的油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,其特征在于:所述制备方法具体包括如下步骤:
a、将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.8~2︰0.9~1.1,在油浴中加热至75~85℃,搅拌速度为200~250r/min,搅拌25~35min至混合混匀;
b、保持搅拌速度,将油浴温度缓慢提升至145℃~155℃,保温4~6h;
c、加入伯胺,将油浴温度提升至165℃~175℃,保温1~3h;
d、停止加热与搅拌,待温度冷却至室温,即得到改性多聚酸类提切剂。
7.根据权利要求6所述的油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,其特征在于:所述步骤a中,将多聚酸与多烯多胺单体按照摩尔比1.8~2︰0.9~1.1加入装置中,在油浴加热至80℃,低速搅拌30min至混合混匀。
8.根据权利要求7所述的油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,其特征在于:所述步骤b中,在装置上添加分水器,分水器接口处添加冷凝管,并通入循环冷凝水,保持搅拌速度,将油浴温度提升至150℃,保温5h。
9.根据权利要求8所述的油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,其特征在于:所述步骤c中,加入与多烯多胺等物质的量的伯胺,将油浴温度提升至170℃,保温2h。
10.根据权利要求9所述的油基钻井液用改性多聚酸类提切剂的制备方法,其特征在于:所述步骤d中,将收集的反应副产物水排除,停止加热与搅拌,待温度冷却至室温倒出,即得到改性多聚酸类提切剂。
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