CN105907381A - 油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂及制备方法 - Google Patents

油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂及制备方法，由二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸三种单体经脱水反应缩聚而成，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:1.4～4。该乳化剂是一种大分子聚合物类表面活性剂，单位质量含有更多的亲油和亲水基团，乳化效率会更高；分子结构中的亲水基团为酰胺基团，具有良好的抗高温能力；与润湿剂之间具有协同增效作用，更有利于固相表面的润湿反转。

Description

油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂及制备方法
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井技术领域，确切地说涉及一种油基钻井液用辅乳化剂及该辅乳化剂的制备方法。
背景技术
辅乳化剂作为油包水乳化钻井液的最重要处理剂之一，主要具有两方面作用：与主乳化剂一起降低油水界面张力，形成稳定的油包水乳状液；作为一种HLB值较高的油包水乳化剂，具有一定的润湿反转作用，能将固相颗粒表面由亲水性润湿反转为亲油性润湿，使其更容易在油相中均匀分散。目前，常用的辅乳化剂主要是失水山梨醇脂肪酸酯类和烷基酚聚氧乙烯醚两类，如公开号为 CN1215075，公开日为 1999年4月28日的中国专利文献公开了一种钻井液乳化剂，是由基础油、滑润剂、山梨醇酐单油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、非离子型聚丙烯酰胺和酒精配制而成，将其用于水基泥浆中则成为水包油包水型的乳状液，用于油基泥浆中则成为油包水包油型乳状液，能使摩擦阻力大大降低，提高钻头寿命、减少提钻次数、缩短钻井周期，降低钻井成本，提高钻井效率，还具有制备容易、成本低、用量少的优点，适于各种深井钻井液中添加。
但以上述专利文献为代表的辅乳化剂，实际应用效果不够理想，主要表现在以下方面：无论是失水山梨醇脂肪酸酯类辅乳化剂，还是烷基酚聚氧乙烯醚辅乳化剂，两者均属于小分子乳化剂，乳化效果差，且用其配置的乳液乳化稳定性差，易发生破乳；两者的抗高温能力差，失水山梨醇脂肪酸酯类的主要官能团为酯，烷基酚聚氧乙烯醚的主要官能团为醚，这两种官能团在高温条件下极易发生断链分解，从而使乳化剂失效。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，该乳化剂是一种大分子聚合物类表面活性剂，单位质量含有更多的亲油和亲水基团，乳化效率会更高；分子结构中的亲水基团为酰胺基团，具有良好的抗高温能力；与润湿剂之间具有协同增效作用，更有利于固相表面的润湿反转。
同时，本发明还提供了油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的制备方法。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，其特征在于：由如下三种单体组成：二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:1.4～4。
所述的脂肪酸由任意比例的油酸和亚油酸混合而成。
所述的多烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种。
所述的二元酸酐为丙二酸酐、马来酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一种。
一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的制备方法，其特征在于：由二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸三种单体经脱水反应缩聚而成，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:1.4～4。
所述的制备方法具体包括如下步骤：
a、将多烯多胺与脂肪酸单体按照摩尔比1:1.5～1:4加入三口烧瓶中，搅拌至混合均匀；
b、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，将油浴温度提升至150℃～180℃，保温12h；
c、将油浴温度降低至70℃～100℃后，加入与多烯多胺物质的量相同的二元酸酐，保持搅拌速度，保温5h；
d、将收集的反应副产物水排除，停止加热与搅拌，待温度冷却至室温时倒出，即得到聚酰胺类辅乳化剂。
所述a步骤中，将多烯多胺与脂肪酸单体按照摩尔比为1:2的比例加入三口烧瓶中。
所述b步骤中，油浴温度提升至160℃，保温12h。
所述c步骤中，将油浴温度降低至80℃后，加入与多烯多胺物质的量相同的二元酸酐，保持搅拌速度，保温5h。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明是一种聚合物类表面活性剂，乳化效果更强，对控制高温高压滤失量有辅助作用。
2、本发明采用酰胺基团作为亲水基团，具有良好的抗高温能力，最高达220℃。
3、本发明具有多个亲水基团，与润湿剂之间具有协同增效作用，更有利于固相表面的润湿反转。
4、合成抗高温油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的原材料为通用化工产品，来源十分广泛，合成工艺安全、环保、简单、易操作，便于工业生产。
5、将油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂配制的高密度油包水钻井液抗温可达220℃，且老化后钻井液流变性稳定，高温高压滤失量小，破乳电压稳定。
6、油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂所具有的特殊分子结构使其在油水界面形成更稳定的乳化膜，配制低油水比和高油水比的油基钻井液体系中均能保证其具有较高的乳化稳定性，实用范围更广。
7、本发明形成的聚酰胺类辅乳化剂具有较强的乳化能力、抗高温能力和与润湿剂之间的协同增效能力使其适用于配制具有抗高温能力的油基钻井液，尤其是配制低油水比的抗高温油基钻井液体系。
8、由聚酰胺类辅乳化剂配制的钻井液具有稳定的流变性，较低的高温高压滤失量，较强的破乳电压和很好的抗高温能力，将其应用在复杂深井的钻井过程中，能够有效提高井壁稳定性、减少钻下复杂事故，且能够回收再利用，进一步扩大钻井效益，具有重要意义和广泛的应用前景。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，由如下三种单体组成：二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:1.4。
实施例2
本发明公开了一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，由如下三种单体组成：二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:4。
实施例3
本发明公开了一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，由如下三种单体组成：二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:2。
实施例4
在上述实施例的基础上，所述的脂肪酸由任意比例的油酸和亚油酸混合而成。所述的多烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种。所述的二元酸酐为丙二酸酐、马来酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一种。
实施例5
本发明公开了一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的制备方法，由二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸三种单体经脱水反应缩聚而成，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:1.4～4。
实施例6
作为本制备方法的一较佳实施方式，其具体包括如下步骤：
a、将多烯多胺与脂肪酸单体按照摩尔比1:1.5～1:4加入三口烧瓶中，搅拌至混合均匀；
b、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，将油浴温度提升至150℃～180℃，保温12h；
c、将油浴温度降低至70℃～100℃后，加入与多烯多胺物质的量相同的二元酸酐，保持搅拌速度，保温5h；
d、将收集的反应副产物水排除，停止加热与搅拌，待温度冷却至室温时倒出，即得到聚酰胺类辅乳化剂。
实施例7
在实施例6的基础上，所述a步骤中，将多烯多胺与脂肪酸单体按照摩尔比为1:2的比例加入三口烧瓶中，搅拌速率为200转每分钟。所述b步骤中，油浴温度提升至160℃，保温12h。所述c步骤中，将油浴温度降低至80℃后，加入与多烯多胺物质的量相同的二元酸酐，保持搅拌速度，保温5h。

Claims (9)

1.一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，其特征在于：由如下三种单体组成：二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:1.4～4。
2.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，其特征在于：所述的脂肪酸由任意比例的油酸和亚油酸混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，其特征在于：所述的多烯多胺为乙二胺、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1所述的一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂，其特征在于：所述的二元酸酐为丙二酸酐、马来酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一种。
5.一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的制备方法，其特征在于：由二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸三种单体经脱水反应缩聚而成，其中，二元酸酐、多烯多胺与脂肪酸的摩尔比为1:1:1.4～4。
6.根据权利要求5所述的一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法具体包括如下步骤：
a、将多烯多胺与脂肪酸单体按照摩尔比1:1.5～1:4加入三口烧瓶中，搅拌至混合均匀；
b、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，将油浴温度提升至150℃～180℃，保温12h；
c、将油浴温度降低至70℃～100℃后，加入与多烯多胺物质的量相同的二元酸酐，保持搅拌速度，保温5h；
d、将收集的反应副产物水排除，停止加热与搅拌，待温度冷却至室温时倒出，即得到聚酰胺类辅乳化剂。
7.根据权利要求6所述的一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的制备方法，其特征在于：所述a步骤中，将多烯多胺与脂肪酸单体按照摩尔比为1:2的比例加入三口烧瓶中。
8.根据权利要求6所述的一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的制备方法，其特征在于：所述b步骤中，油浴温度提升至160℃，保温12h。
9.根据权利要求6所述的一种油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂的制备方法，其特征在于：所述c步骤中，将油浴温度降低至80℃后，加入与多烯多胺物质的量相同的二元酸酐，保持搅拌速度，保温5h。
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