CN112358857A - 一种油基钻井液降粘剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油基钻井液降粘剂，包括如下重量份的组分：溶剂油50‑100份、表面活性剂5‑50份、渗透剂1‑20份、稳定剂1‑10份。本发明的油基钻井液降粘剂能够显著降低油基钻井液的粘度和切力，提高油基钻井液的流动性，降低循环泵压，实现油基钻井液的循环利用；而且抗高温性能优良，成本低廉，经济价值高。本发明还公开了上述油基钻井液降粘剂的制备方法和应用，制备方法具有工艺简单，操作方便，利于产业化生产的优点。本发明的油基钻井液降粘剂应用于油基钻井液中，能够有效提升降粘率、降低循环泵压。

Description

一种油基钻井液降粘剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及钻井领域，具体涉及一种油基钻井液降粘剂及其制备方法与应用。

背景技术

油基钻井液具有抑制性强、润滑性能好、抗污染能力强、热稳定性能好等特点,能够有效抑制泥页岩水化膨胀，减少井壁垮塌、缩径等复杂情况发生，在钻井中得到广泛应用。在页岩气开发的过程中，为了降低成本以及符合环保的要求，会对油基钻井液进行多次重复利用。在油基钻井液重复利用的过程中，随着油基钻井液的密度和固相含量的增加，油基钻井液的流动性变差、循环压耗增高、泵压增高。泵压有时可高达28MPa，在高泵压的影响下，机械的动力变差，能源消耗增大。现有技术中，通过在油基钻井液中加入柴油来达到降粘的目的，这会导致钻井液的密度降低快，最终导致出气、循环压井、生产效率低下等问题。

另外，降低再利用的油基钻井液的粘度，有利于提高固井时的水泥浆顶替效率。而市场上的原油降凝降粘剂产品，其与油基钻井液的配伍性差，部分产品加入之后，原油的粘度不降低反而增高；部分产品会导致油基钻井液破乳，使其电稳定性急剧下降，增加页岩井壁失稳的风险。目前，国内有关油基钻井液降粘剂的报道罕见，国外也仅有少量相关的研究和应用，而且国外市场上的油基钻井液降粘剂的抗高温性能也并不理想。

因此，需要研制一种油基钻井液的降粘剂，其能够使高密度、高固相的油基钻井液的粘度降低，而且只降低油基钻井液黏度和切力，提高钻井液的流动性，对油基钻井液其它性能无影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种油基钻井液降粘剂，其能够显著降低油基钻井液的粘度和切力，提高油基钻井液的流动性，降低循环泵压，实现油基钻井液的循环利用；而且抗高温性能优良，成本低廉，经济价值高。

本发明的目的之二在于提供本发明目的之一的油基钻井液降粘剂的制备方法，该制备方法具有工艺简单，操作方便，利于产业化生产的优点。

本发明的目的之三在于提供本发明目的之一的油基钻井液降粘剂的应用，其应用于油基钻井液中，能够有效提升降粘率、降低循环泵压。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种油基钻井液降粘剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：

溶剂油50-100份、表面活性剂5-50份、渗透剂1-20份、稳定剂1-10份。

进一步地，所述表面活性剂包括双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，所述双子阳离子表面活性剂和所述非离子表面活性剂的质量比为0.7-1:1-1.2。

进一步地，所述双子阳离子表面活性剂为双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂。

进一步地，所述双子阳离子表面活性剂包括如下重量份的组分：

双十八烷基甲基叔胺12-15份、溴代正十六烷2-4份、氯代十六烷1-2份、乙腈2-4份、异丙醇1-2份、乙酸乙酯0.5-1份、甲苯5-8份。

进一步地，所述双子阳离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤，

在装有回流冷凝管的三口烧瓶中，加入配方量的乙腈、双十八烷基甲基叔胺、溴代正十六烷和氯代十六烷，通入氮气20-30分钟，在75-85℃下搅拌10-12小时；然后加入配方量的异丙醇、乙酸乙酯、甲苯进行反应，制得双子阳离子表面活性剂。

进一步地，所述非离子表面活性剂包括如下重量份的组分：

烷基苯磺酸苯酯1份、三聚甘油单月桂酸酯2份、三羟甲基丙烷三油酸酯0.5份、油酸酰胺2份。

进一步地，所述溶剂油为3号白油、5号白油、d40溶剂油、70号溶剂油、90号溶剂油、120号溶剂油、180号溶剂油、190号溶剂油和200号溶剂油中的一种或两种以上组合。

进一步地，所述渗透剂为油溶性氮酮；所述稳定剂为二乙二醇单丁醚。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

本发明目的之一所述的油基钻井液降粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将配方量的溶剂油、表面活性剂、渗透剂和稳定剂混合，在60-70℃下搅拌均匀，反应5-10小时，冷却，即得油基钻井液降粘剂。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

本发明目的之一所述的油基钻井液降粘剂的应用，其特征在于，所述油基钻井液降粘剂应用于油基钻井液体系中。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本发明的油基钻井液降粘剂，能够显著降低油基钻井液的黏度和切力，特别是对高密度、高固相的油基钻井液，粘度降低率在20％以上，最高可达30％，还能使循环泵压降低1-2MPa。与在油基钻井液中加入柴油相比较，在同等比例条件下，成本降低30％，蕴含巨大的经济价值。

2.本发明的油基钻井液降粘剂在高温高压的条件下会失水，虽然粘度降低率有一定幅度的降低，但是破乳电压反而提高，因此能够优良地与油基钻井液配伍。

3.本发明的油基钻井液降粘剂与国外同类产品相比较，降粘效果明显，而且造价低廉，造价仅是国外同类产品的50％，具有明显的经济性和实用性。

4.高密度的油基钻井液，特别是密度大于1.80g/cm³的油基钻井液，其固相含量高达35％以上，钻屑进入油基钻井液之后，钻井液的粘度切力高，使得泥浆泵的泵压过高，负荷太大，机械动力设备不能承受，影响设备的正常运作。本发明的油基钻井液降粘剂是一种复合制剂，具有良好的润湿性、分散沥青能力，并且具有一定的乳化功能，其能够降低油基钻井液的粘度和切力，尤其适用于降低高密度、高固相的油基钻井液的粘度。

5.本发明的油基钻井液降粘剂可以应用于完井后油基钻井液老浆的重复利用的再处理，其能够有效提高油基钻井液老浆的流动性和再利用价值。

附图说明

图1为实施例1-3的油基钻井液降粘剂分别加入到焦页186-2HF、焦页44-7HF、焦页44-8HF、焦页59-7HF、焦页29-S3HF、焦页30-4HF、焦页68-S4HF、焦页28-S1HF、焦页68-S3HF、焦页39-5HF等10口井的油基钻井液中，加入油基钻井液降粘剂前、后油基钻井液的粘度对比图。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

一种油基钻井液降粘剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：

溶剂油50-100份、表面活性剂5-50份、渗透剂1-20份、稳定剂1-10份。

油基钻井液可以为柴油基钻井液、白油基钻井液、气质油基钻井液、合成基钻井液等。

作为进一步的实施方式，表面活性剂包括双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的质量比为0.7-1:1-1.2。

作为进一步的实施方式，双子阳离子表面活性剂为双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂。

作为进一步的实施方式，双子阳离子表面活性剂包括如下重量份的组分：

双十八烷基甲基叔胺12-15份、溴代正十六烷2-4份、氯代十六烷1-2份、乙腈2-4份、异丙醇1-2份、乙酸乙酯0.5-1份、甲苯5-8份。

作为进一步的实施方式，双子阳离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤:

在装有回流冷凝管的三口烧瓶中，加入配方量的乙腈、双十八烷基甲基叔胺、溴代正十六烷和氯代十六烷，通入氮气20-30分钟，排除氧气，防止叔胺被氧化；在75-85℃下搅拌10-12小时；然后加入配方量的异丙醇、乙酸乙酯、甲苯进行反应，制得粘稠状的双子阳离子表面活性剂。

作为进一步的实施方式，非离子表面活性剂包括如下重量份的组分：

烷基苯磺酸苯酯1份、三聚甘油单月桂酸酯2份、三羟甲基丙烷三油酸酯0.5份、油酸酰胺2份。

作为进一步的实施方式，溶剂油为3号白油、5号白油、d40溶剂油、70号溶剂油、90号溶剂油、120号溶剂油、180号溶剂油、190号溶剂油和200号溶剂油中的一种或两种以上组合。

作为进一步的实施方式，渗透剂为油溶性氮酮；稳定剂为二乙二醇单丁醚。

上述油基钻井液降粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将配方量的溶剂油、表面活性剂、渗透剂和稳定剂混合，在60-70℃下搅拌均匀，反应5-10小时，冷却，即得油基钻井液降粘剂。

上述油基钻井液降粘剂的应用，其特征在于，油基钻井液降粘剂应用于油基钻井液体系中。

实施例1：

一种油基钻井液降粘剂，包括如下重量份的组分：溶剂油70份、表面活性剂20份、渗透剂7份、稳定剂3份。

表面活性剂包括双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的质量比为1:1。

双子阳离子表面活性剂包括如下重量份的组分：双十八烷基甲基叔胺15份、溴代正十六烷4份、氯代十六烷1份、乙腈2份、异丙醇1份、乙酸乙酯0.5份、甲苯5份。

双子阳离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤，在装有回流冷凝管的三口烧瓶中，加入配方量的乙腈、双十八烷基甲基叔胺、溴代正十六烷和氯代十六烷，通入氮气30分钟，在80℃下搅拌12小时；然后加入配方量的异丙醇、乙酸乙酯、甲苯进行反应，制得双子阳离子表面活性剂。

非离子表面活性剂包括如下重量份的组分：烷基苯磺酸苯酯1份、三聚甘油单月桂酸酯2份、三羟甲基丙烷三油酸酯0.5份、油酸酰胺2份。

非离子表面活性剂的制备方法：将配方量的上述各组分充分混合，即得。

溶剂油为3号白油、5号白油和120号溶剂油。

渗透剂为油溶性氮酮；稳定剂为二乙二醇单丁醚。

上述油基钻井液降粘剂的制备方法，包括以下步骤：

将配方量的溶剂油、表面活性剂、渗透剂和稳定剂混合，在70℃下搅拌均匀，反应8小时，冷却，即得油基钻井液降粘剂。

将上述油基钻井液降粘剂应用于油基钻井液体系中。

实施例2：

一种油基钻井液降粘剂，包括如下重量份的组分：溶剂油50份、表面活性剂10份、渗透剂1份、稳定剂10份。

表面活性剂包括双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的质量比为1:1。

双子阳离子表面活性剂包括如下重量份的组分：双十八烷基甲基叔胺15份、溴代正十六烷4份、氯代十六烷1份、乙腈2份、异丙醇1份、乙酸乙酯0.5份、甲苯5份。

双子阳离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤，在装有回流冷凝管的三口烧瓶中，加入配方量的乙腈、双十八烷基甲基叔胺、溴代正十六烷和氯代十六烷，通入氮气25分钟，在85℃下搅拌12小时；然后加入配方量的异丙醇、乙酸乙酯、甲苯进行反应，制得双子阳离子表面活性剂。

非离子表面活性剂包括如下重量份的组分：烷基苯磺酸苯酯1份、三聚甘油单月桂酸酯2份、三羟甲基丙烷三油酸酯0.5份、油酸酰胺2份。

非离子表面活性剂的制备方法：将配方量的上述各组分充分混合，即得。

溶剂油为d40溶剂油、70号溶剂油和90号溶剂油。

渗透剂为油溶性氮酮；稳定剂为二乙二醇单丁醚。

上述油基钻井液降粘剂的制备方法，包括以下步骤：

将配方量的溶剂油、表面活性剂、渗透剂和稳定剂混合，在65℃下搅拌均匀，反应5小时，冷却，即得油基钻井液降粘剂。

将上述油基钻井液降粘剂应用于油基钻井液体系中。

实施例3：

一种油基钻井液降粘剂，包括如下重量份的组分：溶剂油100份、表面活性剂50份、渗透剂20份、稳定剂1份。

表面活性剂包括双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的质量比为1:1。

双子阳离子表面活性剂包括如下重量份的组分：双十八烷基甲基叔胺15份、溴代正十六烷4份、氯代十六烷1份、乙腈2份、异丙醇1份、乙酸乙酯0.5份、甲苯5份。

双子阳离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤，在装有回流冷凝管的三口烧瓶中，加入配方量的乙腈、双十八烷基甲基叔胺、溴代正十六烷和氯代十六烷，通入氮气20分钟，在75℃下搅拌10小时；然后加入配方量的异丙醇、乙酸乙酯、甲苯进行反应，制得双子阳离子表面活性剂。

非离子表面活性剂包括如下重量份的组分：烷基苯磺酸苯酯1份、三聚甘油单月桂酸酯2份、三羟甲基丙烷三油酸酯0.5份、油酸酰胺2份。

非离子表面活性剂的制备方法：将配方量的上述各组分充分混合，即得。

溶剂油为180号溶剂油、190号溶剂油和200号溶剂油。

渗透剂为油溶性氮酮；稳定剂为二乙二醇单丁醚。

上述油基钻井液降粘剂的制备方法，包括以下步骤：

将配方量的溶剂油、表面活性剂、渗透剂和稳定剂混合，在60℃下搅拌均匀，反应10小时，冷却，即得油基钻井液降粘剂。

将上述油基钻井液降粘剂应用于油基钻井液体系中。

性能测试：

将实施例1-3制得的油基钻井液降粘剂，按照1％的比例，加入到油井现场的油基钻井液中，按照石油行业标准：《GB/T 16783.2—2014石油天然气工业钻井液现场测试第2部分：油基钻井液》进行测试，具体的测试结果见表1。

表1为实施例1-3的油基钻井液降粘剂的性能测试结果

从表1可以看出，实施例1-3的油基钻井液降粘剂以1％的比例加入到现场的油基钻井液当中，油基钻井液的表观粘度和塑性粘度显著下降；动切力和静切力显著下降，可见，本发明的油基钻井液降粘剂能够显著降低油基钻井液的粘度和切力，提高油基钻井液的流动性，降低循环泵压，实现油基钻井液的循环利用。而且，本发明的油基钻井液降粘剂的降粘率可达32％以上。此外，油基钻井液的破乳电压显著提高，可见，本发明的油基钻井液降粘剂能够极好地与油基钻井液进行配伍，增加油基钻井液的电稳定性，降低页岩井壁失稳的风险。

验证实施例：

通过以下试验来进一步阐述本发明的油基钻井液降粘剂的有益效果。

试验方法：

将实施例1的油基钻井液降粘剂分别加入到焦页186-2HF、焦页44-7HF、焦页44-8HF、焦页59-7HF等4口井的油基钻井液中，分别测试加入油基钻井液降粘剂前、后油基钻井液的粘度；以及测试应用油基钻井液降粘剂后，油基钻井液的性能。

将实施例2的油基钻井液降粘剂分别加入到焦页29-S3HF、焦页30-4HF、焦页68-S4HF等3口井的油基钻井液中，分别测试加入油基钻井液降粘剂前、后油基钻井液的粘度；以及测试应用油基钻井液降粘剂后，油基钻井液的性能。

将实施例3的油基钻井液降粘剂分别加入到焦页28-S1HF、焦页68-S3HF、焦页39-5HF等3口井的油基钻井液中，分别测试加入油基钻井液降粘剂前、后油基钻井液的粘度；以及测试应用油基钻井液降粘剂后，油基钻井液的性能。

测试结果：

将实施例1-3的油基钻井液降粘剂分别应用到上述10口井的油基钻井液中，油基钻井液的性能均能达到标准的要求。油基钻井液在加入油基钻井液降粘剂前、后的粘度详见图1。

由图1可以看出，实施例1-3的油基钻井液降粘剂分别加入到上述10口井的油基钻井液中，应用后，油基钻井液的粘度均呈现明显的下降态势。可见，本发明的油基钻井液降粘剂能够有效降低油基钻井液的粘度，而且降粘效果显著。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种油基钻井液降粘剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：

溶剂油50-100份、表面活性剂5-50份、渗透剂1-20份、稳定剂1-10份。

2.根据权利要求1所述的油基钻井液降粘剂，其特征在于，所述表面活性剂包括双子阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，所述双子阳离子表面活性剂和所述非离子表面活性剂的质量比为0.7-1:1-1.2。

3.根据权利要求2所述的油基钻井液降粘剂，其特征在于，所述双子阳离子表面活性剂为双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂。

4.根据权利要求2所述的油基钻井液降粘剂，其特征在于，所述双子阳离子表面活性剂包括如下重量份的组分：

双十八烷基甲基叔胺12-15份、溴代正十六烷2-4份、氯代十六烷1-2份、乙腈2-4份、异丙醇1-2份、乙酸乙酯0.5-1份、甲苯5-8份。

5.根据权利要求4所述的油基钻井液降粘剂，其特征在于，所述双子阳离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤:

在装有回流冷凝管的三口烧瓶中，加入配方量的乙腈、双十八烷基甲基叔胺、溴代正十六烷和氯代十六烷，通入氮气20-30分钟，在75-85℃下搅拌10-12小时；然后加入配方量的异丙醇、乙酸乙酯、甲苯进行反应，制得双子阳离子表面活性剂。

6.根据权利要求2所述的油基钻井液降粘剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂包括如下重量份的组分：

烷基苯磺酸苯酯1份、三聚甘油单月桂酸酯2份、三羟甲基丙烷三油酸酯0.5份、油酸酰胺2份。

7.根据权利要求1所述的油基钻井液降粘剂，其特征在于，所述溶剂油为3号白油、5号白油、d40溶剂油、70号溶剂油、90号溶剂油、120号溶剂油、180号溶剂油、190号溶剂油和200号溶剂油中的一种或两种以上组合。

8.根据权利要求1所述的油基钻井液降粘剂，其特征在于，所述渗透剂为油溶性氮酮；所述稳定剂为二乙二醇单丁醚。

9.根据权利要求1-8任一项所述的油基钻井液降粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将配方量的溶剂油、表面活性剂、渗透剂和稳定剂混合，在60-70℃下搅拌均匀，反应5-10小时，冷却，即得油基钻井液降粘剂。

10.根据权利要求1-8任一项所述的油基钻井液降粘剂的应用，其特征在于，所述油基钻井液降粘剂应用于油基钻井液体系中。

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