CN114806520A - 一种油基钻井液用提切剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油基钻井液用提切剂的制备方法，具体涉及石油开采技术领域。本发明所述提切剂的制备方法是依次将聚醚胺、酸酐、催化剂按比例加入到反应器中，升温至130℃进行反应2h；然后再加入多乙烯多胺并在温度为150‑160℃下反应2h，再加入有机酸，升温至180℃进行反应4h后加入三乙醇胺，继续反应1h，最后减压抽滤除去反应器中产生的水，并利用循环水降低反应器温度，从而获得一种油状钻井液用提切剂。本发明的提切剂在钻井过程中具有粘度低、提切效果明显的特点，同时不会对原油基钻井液产生不利影响。

Description

一种油基钻井液用提切剂的制备方法
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种油基钻井液用提切剂的制备方法。
背景技术
在石油钻井过程中，由于非常规油气资源以及常规深层次油气资源勘探开发的深入，现场对钻井液的要求越来越高，油基钻井液由于其良好的抑制性、润滑性、防塌性以及抗高温性能得到越来越广泛的应用，特别是在超深井以及大位移水平井中应用更加广泛。
目前现场使用的油基钻井液普遍存在动切力低、动塑比低以及悬浮能力差等问提，这些问题会导致油基钻井液无法有效的携带岩屑，也无法完成对重晶石和岩屑等的悬浮。在实际的现场钻井中，切力低导致钻进产生的岩屑无法及时带出，从而增大了井底的岩屑浓度以及环空压耗，严重时会产生岩屑床导致摩阻增大以及起下钻困难，甚至卡钻等钻井事故。尤其在水平井钻进中，油基钻井液需要的动切力、动塑比和6转值往往更高，以提高钻井液携带以及在水平段悬浮岩屑的能力。
目前现场使用最普遍的提切剂是有机土，但是有机土在提高切力的过程中也会提高体系的塑性粘度，导致体系粘度增加，而且由于有机土的成胶率低，且在高温条件下有机土所含的表面活性剂会发生脱落，导致有机土的稠化失效，导致高温下体系粘切骤降，从而导致体系悬浮和携带岩屑的能力大幅降低。现场也使用有一些提切剂，这些提切剂一般分子量较高，且常温粘度很大，在提高体系切力过程中，虽然可以提高体系的切力，但仍然会增加体系的塑性粘度，导致油基钻井液体系增稠，而且由于本身的粘度较高，所以使得配置的油基钻井液粘度较高，特别是在低温下粘度更高，使得钻井液低温流变性变差。
为解决现场油基钻井液切力低以及6转值低的问题，有必要研究出一种粘度低、提切效果明显且不会对原油基钻井液产生不利影响的油基钻井液用提切剂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种油基钻井液用提切剂的制备方法，该方法具有简单易操作的特点，同时制备的提切剂在钻井过程中具有粘度低、提切效果明显且不会对原油基钻井液产生不利影响。
本发明油基钻井液用提切剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将35-45重量份聚醚胺加入反应器中，再加入5-8重量份的酸酐，搅拌均匀后加入0.3-1.0重量份的催化剂，然后升温至130℃进行反应2h；
(2)反应结束后，向反应器中加入5-12重量份的多乙烯多胺，在温度为150-160℃下反应2h，反应结束后进行减压抽滤，除去反应器中产生的水分；
(3)向反应器中加入40-50重量份有机酸，升温至180℃进行反应4h；
(4)向反应器中加入0.5-1重量份三乙醇胺，在温度为180℃下进行反应1h；
(5)减压抽滤除去反应器中产生的水，并利用循环水降低反应器温度至50℃。
优选的，步骤(1)所述聚醚胺为D230、D400、D403中的一种或几种。
优选的，所述酸酐为顺丁烯二酸酐或己二酸酐的一种。
优选的，所述催化剂为4-二甲氨基嘧啶。
优选的，所述多乙烯多胺为三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或两种。
优选的，步骤(2)所述减压抽滤时真空度为0.08KPa。
优选的，所述有机酸为妥尔油酸、大豆油酸、椰子油酸、棕榈油酸中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所制备的油基钻井液用提切剂中含有胺基、羧基、酰胺基、醚基等大量极性基团，这些基团通过静电引力或氢键能够与其他的基团相互作用，形成比表面积大的网络结构，并且分子中的长烷基直链之间页可以通过缔合作用形成三维网络，实现提切的目的。而且由于提切剂分子量较小，在提切的同时，不提高油基钻井液塑性粘度。
本发明提切剂中含有亲水的强极性基团，还含有亲油的长烷基直链，使得该处理剂具有一定的乳化性能，从而加入油基钻井液体系中不仅能够提高油基钻井液切力和6转值，也可以提高油基钻井液的乳化性能。
本发明提切剂的亲水基团中含有大量的胺基、羧基、酰胺基，且含有一定的亲油链，使得该提切剂具有乳化性能，所以加入油基钻井液中后可以提高体系的乳状稳定性。
本发明提切剂分子量小、自身粘度低，生产及使用方便。
本发明提切剂制备工艺简单，质量稳定。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
实施例1
一种油基钻井液用提切剂的制备方法，步骤如下：
将35g聚醚胺D230加入反应器中，启动搅拌器进行搅拌；再将8g的顺丁烯二酸酐加入反应器中搅拌均匀；加入0.3g4-二甲氨基嘧啶，在温度为130℃反应2h；向反应器加入12g的三乙烯四胺，升温至150℃并在该温度下反应2h，抽真空至0.08KPa，抽出反应所产生的水分；向反应器中加入45g的妥尔油酸并升温至180℃反应4h后加入0.5g的三乙醇胺，继续反应1h；最后减压抽滤除去反应过程中所产生的水分和挥发性物质，循环水降低反应器温度至50℃以下，得到一种油状液体，即为钻井液用提切剂。
实施例2
一种油基钻井液用提切剂的制备方法，步骤如下：
将35g聚醚胺D400加入反应器中，启动搅拌器进行搅拌；再将8g的己二酸酐加入反应器中搅拌均匀；加入1g的4-二甲氨基嘧啶，在温度为130℃反应2h；向反应器加入12g的四乙烯五胺，升温至160℃并在该温度下反应2h，抽真空至0.08KPa，抽出反应所产生的水分；向反应器中加入45g的妥尔油酸并升温至180℃，反应4h后加入0.5g的三乙醇胺，反应1h；最后减压抽滤除去反应过程中所产生的水分和挥发性物质，利用循环水降低反应器温度至50℃以下，得到一种油状液体，即为钻井液用提切剂。
实施例3
一种油基钻井液用提切剂的制备方法，步骤如下：
将40g聚醚胺D403加入反应器中，启动搅拌器进行搅拌；再将5g的顺丁烯二酸酐加入反应器中搅拌均匀；加入0.3g的4-二甲氨基嘧啶，在温度为130℃反应2h；向反应器加入5g的四乙烯五胺，升温至160℃并在该温度下反应2h，抽真空至0.08KPa，抽出反应所产生的水分；向反应器中加入50g的大豆油酸并升温至180℃反应4h后加入1g的三乙醇胺，反应1h；最后减压抽滤除去反应过程中所产生的水分和挥发性物质，利用循环水降低反应器温度至50℃以下，得到一种油状液体，即为钻井液用提切剂。
实施例4
一种油基钻井液用提切剂的制备方法，步骤如下：
将45g聚醚胺D400加入反应器中，启动搅拌器进行搅拌；再将5g的顺丁烯二酸酐加入反应器中搅拌均匀；加入0.5g的4-二甲氨基嘧啶，在温度为130℃反应2h；向反应器加入10g的四乙烯五胺，升温至160℃并在该温度下反应2h，抽真空至0.08KPa，抽出反应所产生的水分；向反应器中加入40g的棕榈油酸并升温至180℃反应4h后加入1g的三乙醇胺，反应1h；最后减压抽滤除去反应过程中所产生的水分和挥发性物质，循环水降低反应器温度至50℃以下，得到一种油状液体，即为钻井液用提切剂。
实施例5
一种油基钻井液用提切剂的制备方法，步骤如下：
将40g聚醚胺D400加入反应器中，启动搅拌器进行搅拌；再将5g的顺丁烯二酸酐加入反应器中搅拌均匀；3)加入1g的4-二甲氨基嘧啶，在温度为130℃反应2h；4)向反应器加入5g的三乙烯四胺，升温至150-160℃并在该温度下反应2h，抽真空至0.08KPa，抽出反应所产生的水分；向反应器中加入50g的椰子油酸并升温至180℃反应4h后加入0.5g的三乙醇胺，反应1h；最后减压抽滤除去反应过程中所产生的水分和挥发性物质，利用循环水降低反应器温度至50℃以下，得到一种油状液体，即为钻井液用提切剂。
以下就该油基钻井液用提切剂与现场使用的几种提切剂做相应的性能比较。具体步骤如下：
按照配方配制油基钻井液，基础浆配方：320mL3#白油+12g主乳化剂+4g辅乳化剂+10g氧化钙+10g有机土(荆州市学成实业有限公司自产有机土135S)+12g抗高温降滤失剂(荆州市学成实业有限公司抗高温降滤失剂)+80mL30％浓度的氯化钙水溶液+重晶石加重至1.50g/cm3。(配制过程中，每加入一种材料高速搅拌15min)
在基础浆中分别加入0.5％的有机土(浙江丰虹新材料有限公司有机土120)、油基钻井液用提切剂、NEOMOD63(沙克石油技术服务有限公司流型调节剂)，在120℃下老化16小时。老化后高搅20min，按照GB/T16783.2分别检测钻井液塑性粘度、动切力、6转/3转、破乳电压、高温高压滤失量。
表1
Figure BDA0003669057160000051
从表1中可以看出，在加量均为0.5％时，有机土、油基钻井液用提切剂和NEMOD63均有一定的提切能力，有机土提切40％(相对于基础浆)、油基钻井液用提切剂提切260％、NEMOD63提切180％，在相同加量下，油基钻井液用提切剂效果最好；油基钻井液用提切剂不仅大幅度的提高了体系的动切力，而且其塑性粘度基本保持不变，体现出其提切不提粘的效果，而有机土和NEMOD63在加量为0.5％的情况下，塑性粘度分别上升15％和53％；对于静切力而言，在提高动切力以及6转和3转值的同时，油基钻井液用提切剂对静切力的影响最小，保证了油基钻井液体系在长时间静止条件下仍然具有良好的剪切稀释性；几种提切剂相互对比，油基钻井液用提切剂还能够提高钻井液破乳电压和降低体系高温高压滤失量。
本发明制备的油基钻井液用提切剂，解决了现场提切难的问题，避免了在提切的过程中增加体系的粘度。该油基钻井液用提切剂是一种小分子的提切剂，该产品中含有-O-、-CONH-、-NH-、-COOH等强极性基团，这些极性基团能够有通过静电引力或氢键与油基钻井液中的乳状液滴、被表面改性的重晶石等形成相互的作用，从而形成一定强度的网状结构，且分子中的长烷基直链之间也可以通过缔合作用形成三维网状结构，从而能够起到提高油基钻井液切力的效果。而且由于其分子量较小以及其特殊的基团组合方式，所以其在提高油基钻井液体系切力的同时不会增加体系塑性粘度。且其本身由于分子量较小，粘度较低，现场使用更为方便。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书内容所做的等效替换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油基钻井液用提切剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将35-45重量份聚醚胺加入反应器中，再加入5-8重量份的酸酐，搅拌均匀后加入0.3-1.0重量份的催化剂，然后升温至130℃进行反应2h；
(2)反应结束后，向反应器中加入5-12重量份的多乙烯多胺，在温度为150-160℃下反应2h，反应结束后进行减压抽滤，除去反应器中产生的水分；
(3)向反应器中加入40-50重量份有机酸，升温至180℃进行反应4h；
(4)向反应器中加入0.5-1重量份三乙醇胺，在温度为180℃下进行反应1h；
(5)减压抽滤除去反应器中产生的水，并利用循环水降低反应器温度至50℃。
2.根据权利要求1所述油基钻井液用提切剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚醚胺为D230、D400、D403中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述油基钻井液用提切剂的制备方法，其特征在于，所述酸酐为顺丁烯二酸酐或己二酸酐的一种。
4.根据权利要求1所述油基钻井液用提切剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为4-二甲氨基嘧啶。
5.根据权利要求1所述油基钻井液用提切剂的制备方法，其特征在于，所述多乙烯多胺为三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述油基钻井液用提切剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述减压抽滤时真空度为0.08KPa。
7.根据权利要求1所述油基钻井液用提切剂的制备方法，其特征在于，所述有机酸为妥尔油酸、大豆油酸、椰子油酸、棕榈油酸中的至少一种。
8.一种油基钻井液用提切剂，其特征在于，利用权利要求1～7任意一项所述方法制备而成。
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