油基鉆井液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油基鉆井液及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中油基鉆井液乳液穩(wěn)定性能差、不耐鹽、不耐溫的問題。本發(fā)明通過含基礎(chǔ)油、水、有機土、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸鹽乳化劑、pH調(diào)節(jié)劑、增粘劑和降濾失劑的油基鉆井液及其制備方法的技術(shù)方案，較好的解決了該問題，可用于強水敏、高溫地層及需要鉆大位移特殊井、海上水平井的工業(yè)生產(chǎn)中。
【專利說明】油基鉆井液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油基鉆井液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油儲量的不斷減少且開采困難，世界各國紛紛加大了對深部地層油氣資源勘探開發(fā)的投入，開發(fā)新的油藏已經(jīng)成為當今各大石油公司發(fā)展的迫切要求。我國待探明的油氣資源主要分布在塔里木、準噶爾、柴達木、吐哈、四川等盆地，其資源量的73%埋藏在深層，且地下條件異常復(fù)雜，因此深井和超深井油氣鉆探及配套的開發(fā)技術(shù)已成為制約油氣資源開發(fā)的關(guān)鍵因素。隨著地層深度的增加，深井、超深井的地層溫度也會越來越高，地層的高溫環(huán)境給鉆井液能否維持穩(wěn)定的性能帶來了極大的挑戰(zhàn)。[0003]鉆井液作為鉆井工程的重要組成部分，其性能直接關(guān)系到深井、超深井的鉆井質(zhì)量、鉆井成本和鉆井周期。相對于水基鉆井液，油基鉆井液具有較強的防塌抑制性、潤滑性和良好的儲層保護性能，尤其可滿足強水敏及高溫、超高溫地層，或者需要鉆大位移特殊井及海上水平井等特殊轉(zhuǎn)鉆井需要。油基鉆井液，又稱油包水鉆井液，是由油、水、乳化劑、降濾失劑、活度平衡劑、流型調(diào)節(jié)劑等組成。通常使用的油包水鉆井液含水量在5~30%之間(含水量在5%以內(nèi)的一般叫做全油基鉆井液，不稱為油包水鉆井液)，但抗高溫達180°C以上的油包水鉆井液中水的含量一般在5~10%，很少超過15%。水的含量增大，攜屑性、降濾失性和懸浮性、流變性都變好，但熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性都變差，如CN1660958報道了一種合成基鉆井液，使用的主乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨和壬基酚聚氧乙烯醚的混合物，盡管在150°C老化16小時后仍有良好的流變性和破乳電壓，水含量最高為25%，但更高溫度和水含量下的性能未見報道。油基鉆井液由于基液以油為主，因此價格昂貴，成本高，全油基鉆井液更是如此，如CN101215461報道了一種全油合成基鉆井液，使用的乳化劑為長碳鏈脂肪酸酰胺、長碳鏈烷基苯磺酸鈣、聚烯烴羧酸酯中的一種或多種的混合物，盡管具有低毒、環(huán)保、對儲層傷害小等優(yōu)點，但其制備成本高，限制了其推廣使用。
[0004]目前市場上提供用作油基鉆井液乳化劑的品種較少，而報道用于強化采油用的乳化劑品種相對較多，如US4485873、US4545912、CN100531884等報道了聚氧乙烯烷基酚醚乙酸鹽、雙尾鏈聚氧乙烯磺酸鹽、烷基芳芐基聚氧乙烯醚陰離子表活劑在強化采油方面的應(yīng)用，但未涉及到其在鉆井液乳化劑方面的用途。
[0005]油基鉆井液由于受到成本、環(huán)保要求的限制一直發(fā)展比較緩慢，應(yīng)用的區(qū)塊也較少，隨著現(xiàn)有油田儲量日益下降，并且新探區(qū)的開采會遇到各種復(fù)雜地層及環(huán)境，急需性能優(yōu)良的油基鉆井液，以解決現(xiàn)有油基鉆井液乳液穩(wěn)定性能差、不耐鹽、不耐溫的問題。通過提高油基鉆井液中水的比例達到降低油基鉆井液的成本，為廣泛應(yīng)用油基鉆井液作業(yè)提供技術(shù)保障。發(fā)明所述的正是這種高含水量情況下，適合于以脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸鹽為乳化劑的油基鉆井液及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中油基鉆井液乳液穩(wěn)定性能差、不耐鹽、不耐溫的問題，提供一種新的油基鉆井液。此油基鉆井液具有耐溫耐鹽性能好、乳液穩(wěn)定性能佳的優(yōu)點。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相對應(yīng)的油基鉆井液的制備方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種油基鉆井液，以質(zhì)量份數(shù)計包括以下組份:
(1)60~90份的基礎(chǔ)油；
(2)10~40份的水；
(3)2~5份的有機土；
(4)0.5~5份的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸鹽乳化劑；
(5)0.5~3份的pH調(diào)節(jié)劑；
(6)0.5~3份的增粘劑；
(7)0.5~3份的降濾失劑；
其中(4)組分的分子通式為:
【權(quán)利要求】
1.一種油基鉆井液，以質(zhì)量份數(shù)計包括以下組份: (1)60~90份的基礎(chǔ)油； (2)10~40份的水； (3)2~5份的有機土； (4)0.5~5份的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸鹽乳化劑； (5)0.5~3份的pH調(diào)節(jié)劑； (6)0.5~3份的增粘劑； (7)0.5~3份的降濾失劑； 其中(4)組分的分子通式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液，其特征在于所述的基礎(chǔ)油為柴油、白油、液體石蠟、白油液體石蠟的混合物中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液，其特征在于所述的水為15~30wt%CaCl2或NaCl的水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液，其特征在于所述的有機土為長鏈季銨鹽陽離子改性的有機土。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油基鉆井液，其特征在于所述的長鏈季銨鹽陽離子為碳鏈長度C12~C16三甲基溴化銨或碳鏈長度C12~C16三甲基氯化銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油基鉆井液，其特征在于所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸鹽乳化劑中，M為氫、鈣、鎂或鋅；RSC8~C2Q的烷基邱為I~6中的任意一個整數(shù);n為3~35中的任意一個整數(shù)；x為I或2 ;所述的pH調(diào)節(jié)劑為無水碳酸鈉或氧化鈣粉末；所述的增粘劑為順丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠之一；所述的降濾失劑為長鏈有機胺改性腐植酸或氧化浙青。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油基鉆井液，其特征在于所述的有機胺改性腐植酸中的有機胺碳鏈長度為C12~C16。
8.權(quán)利要求1所述的油基鉆井液的制備方法，包括以下步驟: (a)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的制備: 將脂肪醇和環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷按所需配比在反應(yīng)溫度為85~160°C，壓力小于.0.SOMPa表壓條件下，鈣鋇復(fù)合化合物為催化劑，反應(yīng)得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；其中脂肪醇與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的摩爾比為1:1~15:1~50，催化劑用量為脂肪醇質(zhì)量的 1.0 ~8.0 % ； (b)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸(x=l)的制備: 將步驟(a)所合成的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚按所需配比與氯乙酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨催化劑混合，以甲苯為溶劑，在反應(yīng)溫度60~120°C，反應(yīng)3~15小時，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)后處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、氯乙酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨的摩爾比=I: I~4:1~5: 0.01 ~0.1 ; (c)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸鹽(x=2或3)的制備 將步驟(b)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)分別加入高壓釜中，在反應(yīng)溫度為50~120°C，反應(yīng)時間為0.5~5小時，于0.60MPa表壓條件下，反應(yīng)得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸鹽；其中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸與氫氧化物或氧化物的摩爾比為1.5~3: 1，水占反應(yīng)總物料的質(zhì)量百分比為60~90%, M (OH) x或MO (M2O3)的平均粒徑大小為200nm~200 μ m ; (d)以(C)合成的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸鹽為乳化劑，在高速攪拌下依次與基礎(chǔ)油、水、有機土、PH調(diào)節(jié)劑、增粘劑、降濾失劑混合，攪拌一定時間后得到穩(wěn)定的油包水型鉆井液體系，分別測定該油包水型鉆井液體系在室溫及180°C高溫老化24小時后的流變參數(shù)、破乳電壓和API濾失量，以質(zhì)量份數(shù)計，各組份的比例為基礎(chǔ)油60~90份、水10~40份、乳化劑I~5份、有機土 2~5份、增粘劑0.5~3份、降濾失劑0.5~3份、pH調(diào)節(jié)劑0.5~3份。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的油基鉆井液的制備方法，其特征在于(a)步驟中的反應(yīng)溫度范圍為120~160°C，壓力范圍為0.30~0.60MPa表壓；脂肪醇與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的摩爾比為1:1~5: 5~35，催化劑用量為脂肪醇質(zhì)量的2.5~5.0%; (b)步驟中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、氯乙酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨的摩爾比為1:1~3:1~4: 0.02~0.06，反應(yīng)溫度為70~110°C，反應(yīng)時間為5~12小時；(c)步驟中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸與1(0!1)!￡或皿)(1203)的摩爾比為1.8~2.5: 1，水占反應(yīng)總物料的質(zhì)量百分比為75~85% ，M(OH)x或MO(M2O3)的平均粒徑大小為400nm~100 μ m,反應(yīng)溫度為60~90°C，反應(yīng)時間為I~3小時；⑷以質(zhì)量份數(shù)計，各組份的比例為基礎(chǔ)油70~80份、水20~30份、乳化劑2~4份、有機土 3~4份、增粘劑I~2份、降濾失劑I~2份、pH調(diào)節(jié)劑I~2份。
【文檔編號】C09K8/36GK103540298SQ201210239979
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】沈之芹, 沙鷗, 吳國英, 翟曉東 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院