CN105713587B - 低密度全油基钻井液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低密度全油基钻井液及其制备方法，主要解决现有技术中油基钻井液中乳化液滴及有机土颗粒造成非常规的低压低渗、水敏性且水相活度差异大以及易造成固相损害地层的损害及油基钻井液对水侵耐受性差的问题，本发明通过以重量分数计包括以下组分：(1)100份的基油；(2)包括主乳化剂(I)和辅助乳化剂(Ⅱ)的复合乳化剂不少于0.5份；(3)0.1～5份的增粘剂；(4)0.5～5份的降滤失剂；(5)0～5份的碱性物质的低密度全油基钻井液及制备方法的技术方案，较好的解决了该问题，可用于非常规的低压低渗、水敏性且水相活度差异大以及易造成固相损害地层油气藏的钻井完井生产工艺。

Description

低密度全油基钻井液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种低密度全油基钻井液及其制备方法，适用于非常规的低压低渗、水敏性且水相活度差异大以及易造成固相损害地层油气藏的钻完井工艺。

背景技术

随着石油储量的不断减少且开采困难，世界各国纷纷加大了对复杂地层油气资源勘探开发的投入，开发新的油藏已经成为当今各大石油公司发展的迫切要求。目前国内外的油田，尤其是国内大油田相继进入了开发后期，逐渐开始动用一些低压低渗油藏、水敏性且水相活度差异大以及固相损害严重的地层油气藏的勘探开发。这些油气藏的开采难度大，对钻井液密度要求高。为了防止钻井液漏失以及保护油气层，经常需要钻井液的密度低于1.0g/cm³。目前满足这一需要的体系都是以气体、油相为密度减轻剂。充气钻井液或泡沫钻井液由于其存在诸多不足，并具有可压缩性，脉冲信号衰减严重，钻水平井、大位移井需要使用MWD时限制了其使用。在低压低渗储层中，常规油基钻井液中或多或少含乳化水，乳化水滴的存在会导致储层发生较为严重的水锁。

油基钻井液具有较强的防塌抑制性、润滑性和良好的储层保护性能，尤其可满足强水敏及高温、超高温地层，或者需要钻大位移特殊井及海上水平井等特殊转钻井需要。常规的油基钻井液一般为油包水乳化钻井液，其中的水相常用氯化钙盐水以平衡地层水活度，防止水侵，油包水乳化钻井液(水相含量为l0％～40％)具有润滑性能优良、抑制性强、井壁稳定性和抗温性能好等优点，目前虽然得到广泛应用，但仍存在一定不足，例如钻井液含有大量乳化水滴，塑性黏度高，影响机械钻速，并造成储层乳化液滴堵塞；为保持油包水乳液的稳定性，使用了大量乳化剂，会导致岩石表面由亲水变为亲油，造成储层损害；钻井液水相活度很难通过随时调节以平衡不同易塌地层中水的活度，因此不能确保各种易塌地层不引起水化而使井壁失稳等。因此不适合非常规的低压低渗、水敏性强且水相活度差异大以及易造成固相损害地层油气藏的钻完井工艺。而低密度全油基钻井液不含水，乳化剂用量少，还无需考虑钻井液水相活度与地层水活度的平衡问题，因而全油基钻井液除具有油包水乳化钻井液的优点外，还克服了上述不足。可用于易塌地层、盐膏层，特别是水相活度差异较大的地层，以及能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井。

目前针对这方面的研发，由于不能解决携岩的问题，大多是含粘土的全油基钻井液，如CN101215461报道了一种全油合成基钻井液，使用的乳化剂为长碳链脂肪酸酰胺、长碳链烷基苯磺酸钙、聚烯烃羧酸酯中的一种或多种的混合物，尽管具有低毒、环保、对储层伤害小等优点，但其含有有机土，易造成固相损害，并且制备成本高，限制了其推广使用。偶见无粘土的全油基钻井液的报道，但其体系的抗水侵和盐侵的能力较差，也限制了其推广使用。随着现有油田储量日益下降，并且新探区的开采会遇到各种复杂地层及环境，急需进行满足低压低渗油藏、水敏性强且水相活度差异大以及固相损害严重的地层油气藏勘探开发的无粘土全油基钻井液体系，本发明所述的正是这种情况下，适合于此类地层的低密度全油基钻井液。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中油基钻井液中乳化液滴及有机土颗粒造成非常规的低压低渗、水敏性强且水相活度差异大以及易造成固相损害地层的损害问题，提供一种低密度全油基钻井液可解决此问题，满足此类地层油气藏常规钻井、大位移特殊井、海上水平井等特殊需要。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的低密度全油基钻井液的制备方法。

为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种低密度全油基钻井液，包括以下组分：

(1)100份的基油；

(2)包括主乳化剂和辅助乳化剂的复合乳化剂不少于0.5份，以所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量计；

(3)0.1～5份的增粘剂；

(4)0.5～5份的降滤失剂；

(5)0～5份的碱性物质；

其中，所述主乳化剂选自通式(I)所示结构中的至少一种，辅助乳化剂选自式(Ⅱ)所示结构脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸或羧酸盐中的至少一种；以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例满足0＜辅助乳化剂:主乳化剂≤1；

通式中，R₁为含C₈～C₃₀饱和或不饱和烃基，R₂为氢或者R₃CO，R₃为C₈～C₃₀饱和或不饱和的烃基，x＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；M为选自氢、钙、镁、钡、锌、铝、或铁中的任意一种离子，R'为C₈～C₃₀的烷基，m＝1～10，n＝1～40，p取值范围为1～3中任意整数。

上述技术方案中，所述复合乳化剂的加量，以所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量计，优选为0.5～5份；R₁、R₃优选为C₁₁～C₂₃的饱和或不饱和烃，或C₁₁～C₂₃的饱和烃和不饱和烃的混合烃基，R₁、R₃更优选为碳原子数为十一、十三、十五、十七、十九、二十一的饱和烃或不饱和烃基，或十一、十三、十五、十七、十九、二十一的饱和烃和不饱和烃的混合烃基；x优选为2～6，更优选为2或3；y优选为1～20，更优选为1～10；z优选为0～30，更优选为0～20。所述R'优选为C₈～C₂₀的烷基；M优选为钙、镁、锌或铝，更优选方案为选自钙或锌；m优选为m＝1～5，n优选为n＝5～35，p优选为1或2；以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例优选为辅助乳化剂:主乳化剂＝1:(3～20)；基础油优选为白油、合成油、液体石蜡中的一种或一种以上的混合物；增粘剂优选为顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸烷基酯中的一种或一种以上的混合物；降滤失剂优选为长链有机胺改性的腐植酸，链长优选为C₁₂、C₁₆、C₁₈；碱性物质优选为氧化钙粉末。

上述技术方案中，所述辅助乳化剂的制备方法可以是本领域技术人员所熟知的任意一种，可以是此前文献公开的公知的制备方法中的一种。例如但不限定制备方法如下：

(1)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的制备：

将脂肪醇和环氧乙烷、环氧丙烷按所需配比在反应温度为85～160℃，压力小于0.80MPa表压条件下，钙钡复合化合物为催化剂，反应得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；其中脂肪醇与环氧乙烷、环氧丙烷的摩尔比为1∶1～15∶1～50，催化剂用量为脂肪醇质量的1.0～8.0％；

(2)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸(x＝1)的制备：

将步骤(1)所合成的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚按所需配比与氯乙酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠和四丁基溴化铵催化剂混合，以甲苯为溶剂，在反应温度60～120℃，反应3～15小时，反应结束后经后处理得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸。其中，脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、氯乙酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠和四丁基溴化铵的摩尔比＝1∶1～4∶1～5∶0.01～0.1；

(3)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸盐(x＝2或3)的制备

将步骤(2)所合成的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸按所需配比和水、M(OH)_x或MO(M₂O₃)分别加入高压釜中，在反应温度为50～120℃，反应时间为0.5～5小时，于0.60MPa表压条件下，反应得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸盐；其中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸与氢氧化物或氧化物的摩尔比为1.5～3∶1，水占反应总物料的质量百分比为60～90％，M(OH)_x或MO(M₂O₃)的平均粒径大小为200nm～200μm。

本发明的技术关键是乳化剂的选择，所有聚合物例如丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸烷基酯都是本领域常用的物质，各种聚合物优选为数均分子量1～1000万，更优选为数均分子量1～100万。聚甲基丙烯酸烷基酯优选聚甲基丙烯酸C₁₂～C₁₈烷基酯。

本发明还可以包括本领域常用油基钻井液助剂，例如润湿剂、加重剂、杀菌剂等。

上述技术方案中，所述低密度全油基钻井液更优选不包括本领域技术人员所熟知的油基钻井液常用组分有机土。

上述技术方案中，所述低密度全油基钻井液，以所含油相和水相体积总体积计，更优选包括0-10％的水。

上述技术方案中，所述主乳化剂可以进一步优选自(I)所示结构中的两种以上的混合物，可起到较好的协同作用。

上述技术方案中，所述辅助乳化剂可以进一步优选自(Ⅱ)所示结构中的两种以上的混合物，可起到较好的协同作用。

为解决上述技术问题之二，本发明所采用的技术方案如下：

一种低密度全油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：

(a)R₁CONH(CH₂)xNR₂CH₂CH₂OH(即脂肪酰基羟乙基二胺)的制备

在碱性催化剂存在下R₁COOCH₃(即脂肪酸甲酯)与NH₂(CH₂)_xNHCH₂CH₂OH(即羟乙基二胺)在80～220℃的温度下反应2～24小时，反应结束后优选减压蒸馏除去未反应的原料和生成的甲醇得到所述脂肪酰基羟乙基二胺。其中，脂肪酸甲酯与羟乙基二胺的摩尔比为优选1:0.1～6。所述的碱性催化剂优选氢氧化钾、氢氧化钠；所述催化剂用量优选占脂肪酸甲酯质量的0.01～10％。

(b)R₁CONH(CH₂)xNR₂(CH₂CH₂O)_y-(CH2CHCH₃O)_zH(即脂肪酰基二胺聚氧烯醚)的制备：

在碱性催化剂存在下，步骤(a)所合成的脂肪酰基羟乙基二胺与所需的环氧乙烷或环氧丙烷在反应温度为80～180℃，压力小于0.80MPa表压条件下进行反应得到所述的脂肪酰基二胺聚氧烯醚。所述碱性催化剂优选氢氧化钙、氧化钙中的至少一种。催化剂用量优选为脂肪酰基羟乙基二胺质量的0.5～6.0％。

(c)将步骤(a)得到的所述脂肪酰基羟乙基二胺和/或步骤(b)得到的所述的脂肪酰基二胺聚氧烯醚与所述辅助乳化剂，按所述比例混合均匀，得到所述油基钻井液用复合乳化剂；

(d)低密度全油基钻井液的制备

将步骤(c)得到的复合乳化剂与基础油、所述的碱性物质、增粘剂、降滤失剂混合均匀，得到所述低密度全油基钻井液。

上述技术方案中，a)步骤中的反应温度优选范围为100～200℃，更优选为120～180℃；催化剂优选为碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物，更优选为氢氧化钾，用量优选为占脂肪酸甲酯类单体质量的0.5～5.0％；脂肪酸甲酯与羟乙基二胺的摩尔比优选为1～2:1；反应时间优选为6～16小时。b)催化剂用量优选为催化剂用量为占脂肪酰基羟乙基二胺质量的1～5.0％。

本发明制备的低密度全油基钻井液，由于使用的乳化剂脂肪酰基二胺聚氧烯醚分子结构中同时含有聚氧乙烯、聚氧丙烯非离子基团和酰胺基团，使其具有良好的耐温耐盐性能，从而使得该油基钻井液具有优良的高温高盐条件下的稳定性，具有较高的抗水侵和盐侵的能力，由于体系不含乳化水滴、不含有机土，故不会对地层造成水锁及固相污染，从而解决了非常规的低压低渗、水敏性强且水相活度差异大以及易造成固相损害地层钻井过程中对地层的损害问题，适合于此类油藏的勘探开发及推广应用。

采用本发明制备的脂肪酰基二胺聚氧烯醚为乳化剂的低密度全油基钻井液，耐温大于150℃、API滤失量≤10ml、破乳电压≥2000V，抗水侵达30％，抗盐侵20％，是一种耐温性能优良、滤失量小、稳定性好的全油基钻井液体系。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

(a)N，N＇－双硬脂酰基羟乙基乙二胺的合成(x＝2)

将N－羟乙基乙二胺49份、KOH 2.7份加入到配有密封机械搅拌、温度计、直型冷凝管、接受瓶的反应器中，于145℃搅拌1小时后，慢慢滴加硬脂酸甲酯270份，1小时内滴加完毕。在165℃下反应12小时，反应中生成的甲醇经过直型冷凝管被收集到接受瓶中。减压蒸馏出剩余的低沸点生成物及反应原料，得到目标产物N，N＇－双硬脂酰基羟乙基乙二胺。

(b)N，N＇－双硬脂酰基羟乙基乙二胺聚氧丙烯醚(y＝1，z＝10)的合成

203克N，N＇－双硬脂酰基羟乙基乙二胺与185.4份环氧丙烷在7.6份氧化钙和氢氧化钙混合物(氧化钙和氢氧化钙重量比为1:1)的作用下于150℃反应得N，N＇－双硬脂酰基二羟乙基乙二胺聚氧丙烯醚(y＝1，z＝10)348.5份，摩尔收率87.7％。

(c)油基钻井液用复合乳化剂的制备

以质量份数计，将60份步骤(b)得到的N，N＇－双硬脂酰基二羟乙基乙二胺聚氧丙烯醚(y＝1，z＝10)和10份十二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚乙酸(m＝2，n＝25)和10份十六醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚乙酸钙(m＝1，n＝8)，在85℃下加热搅拌，混合均匀，得到油基钻井液复合乳化剂。

(d)低密度全油基钻井液的制备

称取步骤(c)得到的油基钻井液用复合乳化剂5克、量取200mL5#白油加入不锈钢高搅杯内，高速搅拌20min，再依次加入十二胺改性的腐植酸6克、乙丙橡胶(数均分子量5万)与聚甲基丙烯酸十六烷基酯(数均分子量50万)混合物6克及CaO粉末3克，继续高速搅拌20min，得到稳定的低密度全油基钻井液体系。按照《GB/T 16782-1997油基钻井液现场测试程序》分别测定该钻井液体系的流变参数、破乳电压和API滤失量。其中流变参数采用青岛海通达专用仪器厂的ZNN-D6型六速旋转粘度计于50℃下测定，并根据公式(1)、(2)和(3)计算出塑性粘度(PV)、动切力(YP)和动塑比(YP/PV)；破乳电压(ES)由青岛通达专用仪器厂的DWY-2型钻井液电稳定性测定仪于50℃下测定，API滤失量由SD型多联滤失仪测定，并根据公式(4)计算出滤失量(FL)。结果如表1所示。

公式(1) PV＝θ₆₀₀-θ₃₀₀(mPa.s)

公式(2) YP＝(θ₃₀₀-PV)/2(Pa)

公式(3) 动塑比＝YP/PV

公式(4) FL＝(FL_30min﹣FL_7.5min)×2(mL)

【实施例2】

(a)N，N＇－双芥酸酰基羟乙基丙二胺的制备(x＝3)

将N-羟乙基丙二胺47.13份、KOH5.6份加入到配有密封机械搅拌、温度计、直型冷凝管、接受瓶的反应器中，于150℃搅拌1小时后，慢慢滴加芥酸甲酯281.3份，1小时内滴加完毕。在170℃下反应10小时后停止，反应中生成的甲醇经过直型冷凝管被收集到接受瓶中。减压蒸馏出剩余的低沸点生成物及反应原料，得到目标产物N，N＇－双芥酸酰基羟乙基丙二胺。

(b)N，N＇－双芥酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚(y＝10，z＝20)的合成

将步骤(a)合成的N，N＇－双芥酸酰基羟乙基丙二胺320份、9.6份氧化钙和氢氧化钙混合物(氧化钙和氢氧化钙重量比为1:1)加入配有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的高压反应器中，边通氮气边加热至135℃时，加入20份水，搅拌反应1小时。脱除水分后，降温至80℃，慢慢滴加中和催化剂理论量的硫酸(20wt％)制得高活性、高选择性的复合型氧化钙烷氧基化催化剂反应液体系，将体系温度加热至80℃，开启真空系统，在高真空下脱水2小时，然后用氮气吹扫3次，将体系反应温度调至180℃缓缓通入167.1份环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。待环氧乙烷反应完全后，加入489.4份环氧丙烷，于180℃继续反应，反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后中和、脱水，得到N，N＇－双芥酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚(y＝10，z＝20)845.7份，摩尔收率85.6％。

(c)油基钻井液用复合乳化剂的制备

以质量份数计，将100份步骤(b)得到的N，N＇－双芥酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚(y＝10，z＝20)和10份辛醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚乙酸(m＝3，n＝35)，在85℃下加热搅拌，混合均匀，得到油基钻井液复合乳化剂。

(d)低密度全油基钻井液的制备

称取步骤(c)得到的油基钻井液用复合乳化剂8克、量取200mL5#白油入不锈钢高搅杯内，高速搅拌20min，再依次加入十六胺改性的腐植酸3克、顺丁橡胶(数均分子量18万)3克及CaO粉末4.5克，继续高速搅拌20min，得到稳定的低密度全油基钻井液体系。同【实施例1】(d)测定体系的性能，结果如表1所示。

【实施例3】

(a)N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺的合成(x＝3)

将N-羟乙基丙二胺55.3份、KOH 8.33份加入到配有密封机械搅拌、温度计、直型冷凝管、接受瓶的反应器中，于150℃搅拌1小时后，慢慢滴加大豆油脂肪酸甲酯(以质量百分含量计，大豆油脂肪酸甲酯包含以下组分：十四烷酸甲脂0.557％、棕榈酸甲脂18.250％、棕榈烯酸甲脂1.402％、硬脂酸甲脂5.495％、油酸甲脂30.203％、亚油酸甲脂36.000％、亚麻酸甲脂3.587％，余量其他。)277.6份，1小时内滴加完毕。在165℃下反应8小时，反应中生成的甲醇经过直型冷凝管被收集到接受瓶中。减压蒸馏出剩余的低沸点生成物及反应原料，得到目标产物N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺。

(b)N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚(y＝3，z＝5)的合成

将步骤(a)合成的N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺256份、15.4份氧化钙和氢氧化钙混合物(氧化钙和氢氧化钙重量比为1:1)加入配有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的高压反应器中，边通氮气边加热至135℃时，加入20份水，搅拌反应1小时。脱除水分后，降温至80℃，慢慢滴加中和催化剂理论量的硫酸(20wt％)制得高活性、高选择性的复合型氧化钙烷氧基化催化剂反应液体系，将体系温度加热至90℃，开启真空系统，在高真空下脱水2小时，然后用氮气吹扫3次，将体系反应温度调至160℃缓缓通入34.9份环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。待环氧乙烷反应完全后，加入114.8份环氧丙烷，于160℃继续反应，反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后中和、脱水，得到N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚(y＝3，z＝5)343.7份，摩尔收率84.7％。

(c)油基钻井液用复合乳化剂的制备

以质量份数计，将10份步骤(a)得到的N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺、30份步骤(b)得到的N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚(y＝3，z＝5)和10份十六醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚乙酸钙(m＝1，n＝8)，在90℃下加热搅拌，混合均匀，得到油基钻井液复合乳化剂。

(d)低密度全油基钻井液的制备

称取步骤(c)得到的油基钻井液用复合乳化剂9克、量取200mL5#白油入不锈钢高搅杯内，高速搅拌20min，再依次加入十六胺改性的腐植酸6克、顺丁橡胶(数均分子量25万)8克及CaO粉末3克，继续高速搅拌20min，得到稳定的低密度全油基钻井液体系。同【实施例1】(d)测定体系的性能，结果如表1所示。

【实施例4】

(a)N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺的合成(x＝3)

将N-羟乙基丙二胺55.3份、KOH 8.33份加入到配有密封机械搅拌、温度计、直型冷凝管、接受瓶的反应器中，于150℃搅拌1小时后，慢慢滴加大豆油脂肪酸甲酯(以质量百分含量计，大豆油脂肪酸甲酯包含以下组分：十四烷酸甲脂0.557％、棕榈酸甲脂18.250％、棕榈烯酸甲脂1.402％、硬脂酸甲脂5.495％、油酸甲脂30.203％、亚油酸甲脂36.000％、亚麻酸甲脂3.587％，余量其他。)277.6份，1小时内滴加完毕。在165℃下反应8小时，反应中生成的甲醇经过直型冷凝管被收集到接受瓶中。减压蒸馏出剩余的低沸点生成物及反应原料，得到目标产物N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺。

(b)N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯醚(y＝3，z＝0)的合成

将步骤(a)合成的N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺256份、15.4份氧化钙和氢氧化钙混合物(氧化钙和氢氧化钙重量比为1:1)加入配有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的高压反应器中，边通氮气边加热至135℃时，加入20份水，搅拌反应1小时。脱除水分后，降温至80℃，慢慢滴加中和催化剂理论量的硫酸(20wt％)制得高活性、高选择性的复合型氧化钙烷氧基化催化剂反应液体系，将体系温度加热至90℃，开启真空系统，在高真空下脱水2小时，然后用氮气吹扫3次，将体系反应温度调至160℃缓缓通入34.9份环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后中和、脱水，得N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯醚(y＝3，z＝0)250.8份，摩尔收率86.2％。

(c)油基钻井液用复合乳化剂的制备

以质量份数计，将150份步骤(b)得到的N，N＇－双植物油酸酰基羟乙基丙二胺聚氧乙烯醚(y＝3，z＝0)和50份十八醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚乙酸锌(m＝2，n＝5)，在80℃下加热搅拌，混合均匀，得到油基钻井液复合乳化剂。

(d)低密度全油基钻井液的制备

称取步骤(c)得到的油基钻井液用复合乳化剂6克、量取200mL5#白油入不锈钢高搅杯内，高速搅拌20min，再依次加入十六胺改性的腐植酸3克、顺丁橡胶(数均分子量20万)6克及CaO粉末3克，继续高速搅拌20min，得到稳定的低密度全油基钻井液体系。同【实施例1】(d)测定体系老化前后的性能，结果如表1所示。

【比较例1】

同【实施例3】中(d)，不同之处以9g十六醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚乙酸钙(m＝1，n＝8)替代复合乳化剂，其余相同，测定了低密度全油基钻井液体系的性能，结果如表2所示。【比较例2】

同【实施例3】中(d)，不同之处以N，N＇－双植物油酸酰基丙二胺(x＝3，y＝0，z＝0)与十六醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚乙酸钙(m＝1，n＝8)质量配比为4:1为乳化剂加量9g替代本发明的复合乳化剂，其余相同，测定了低密度全油基钻井液体系的性能。结果如表2所示。

【比较例3】

同【实施例3】(d)，不同之处以N，N＇－双植物油酸酰基丙二胺聚氧丙烯醚(x＝3，y＝0，z＝3)与十六醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚乙酸钙(m＝1，n＝8)质量配比为4:1为乳化剂加量9g替代本发明的复合乳化剂，其余相同，测定了低密度全油基钻井液体系的流变参数、破乳电压和API滤失量，结果如表2所示。

【比较例4】

同【实施例3】(d)，不同之处在于加入不同质量的水，其余相同，测定了低密度全油基钻井液体系抗水侵害的性能，结果如表3所示。

【比较例5】

同【实施例3】(d)，不同之处在于加入10g不同浓度的氯化钠盐水，其余相同，测定了低密度全油基钻井液体系抗盐水侵害的性能，结果如表4所示。

【比较例6】

同【比较例5】，不同之处在于将其放入滚子炉中高温老化12h，其余相同，测定了低密度全油基钻井液体系高温老化后的性能，结果如表5所示。

表1低密度全油基钻井液体系性能

表2低密度全油基钻井液体系性能

表3低密度全油基钻井液体系抗水侵性能

表4低密度全油基钻井液体系抗盐水性能

表5低密度全油基钻井液体系抗温性能

Claims (10)

1.一种低密度全油基钻井液，包括以下组分：

(1)100份的基油；

(2)包括主乳化剂和辅助乳化剂的复合乳化剂不少于0.5份，以所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量计；

(3)0.1～5份的增粘剂；

(4)0.5～5份的降滤失剂；

(5)0～5份的碱性物质；

其中，所述主乳化剂选自通式(I)所示结构中的至少一种，辅助乳化剂选自式(Ⅱ)所示结构脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸或羧酸盐中的至少一种；以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例满足0＜辅助乳化剂:主乳化剂≤1；

通式中，R₁为含C₈～C₃₀脂肪烃基，R₂为氢或者R₃CO，R₃为C₈～C₃₀脂肪烃基，x＝1～10，y＝1～40，z为0～40，但z不等于0；M为选自氢、钙、镁、钡、锌、铝、或铁中的任意一种离子，R'为C₈～C₃₀的烷基，m＝1～10，n＝1～40，p取值范围为1～3中任意整数。

2.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的基油为柴油、白油、合成油中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的R₁和R₃为C₁₁～C₂₃的饱和或不饱和烃基、或C₁₁～C₂₃的饱和烃基和不饱和烃基的混合烃基。

4.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的x＝2～6，y＝1～20，z为0～30，但z不等于0。

5.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的碱性物质为碱金属碳酸盐、碱金属氧化物、氧化钙或氢氧化钙中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的增粘剂为顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸烷基酯、天然沥青或氧化沥青中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的降滤失剂为长链有机胺改性腐植酸、天然沥青、氧化沥青中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的低密度油基钻井液的制备方法包括以下步骤：

(a)R₁CONH(CH₂)xNR₂CH₂CH₂OH(即脂肪酰基羟乙基二胺)的制备：

在碱性催化剂存在下R₁COOCH₃(即脂肪酸甲酯)与NH₂(CH₂)_xNHCH₂CH₂OH(即羟乙基二胺)在80～220℃的温度下反应2～24小时，反应结束后减压蒸馏除去未反应的原料和生成的甲醇得到所述脂肪酰基羟乙基二胺；其中，脂肪酸甲酯与羟乙基二胺的摩尔比为1:0.1～6；

(b)R₁CONH(CH₂)xNR₂(CH₂CH₂O)_y-(CH2CHCH₃O)_zH(即脂肪酰基二胺聚氧烯醚)的制备：

在碱性催化剂存在下，步骤(a)所合成的脂肪酰基羟乙基二胺与所需的环氧乙烷或环氧丙烷在反应温度为85～180℃，压力小于0.80MPa表压条件下进行反应得到所述的脂肪酰基二胺聚氧烯醚；

(c)复合乳化剂的制备：

将步骤(a)得到的所述脂肪酰基羟乙基二胺和/或步骤(b)得到的所述的脂肪酰基二胺聚氧烯醚与所述辅助乳化剂，按所述比例混合均匀，得到所述油基钻井液用复合乳化剂；

(d)低密度全油基钻井液的制备

将步骤(c)得到的复合乳化剂与基础油、所述的碱性物质、增粘剂、降滤失剂混合均匀，得到所述低密度全油基钻井液。

9.根据权利要求8所述的低密度全油基钻井液的制备方法，其特征在于所述的步骤

(a)中的碱性催化剂为碱金属氢氧化物。

10.根据权利要求8所述的低密度全油基钻井液的制备方法，其特征在于所述的步骤(b)中的碱性催化剂为碱土金属氢氧化物、碱土金属氧化物中的至少一种。