專利名稱：一種氣制油基油包水乳化鉆井液及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣制油基油包水乳化鉆井液，是石油地質(zhì)勘探和開發(fā)領域所用的一種人工合成的氣制油基油包水乳化鉆井液，屬于合成油基油包水乳化鉆井液體系，該鉆井液抗溫可達200°C以上。
背景技術：
氣制油基乳化鉆井液是一種特殊的油包水人工合成油基鉆井液，它是一種具有良好流變性能的飽和烴類鉆井液，因為氣制油基鉆井液具較好的粘溫指數(shù)和低溫流變性特征、具有較好的環(huán)境可接受性和技術施工安全性，因此在海洋深水鉆井和環(huán)境要求比較高的油田中得到廣泛應用。氣制油基鉆井液是國外80年代開始研制，90年代用于現(xiàn)場并取得成功的一種新 的鉆井液體系。氣制油的應用，使油基鉆井液擴大了應用范疇；氣制油無毒，可生物降解，對環(huán)境無污染；氣制油基鉆井液潤滑性好，粘溫性優(yōu)異，特別適用于大斜度井、水平井、海洋深水井的鉆探。以氣制油為基礎油所配置的乳化鉆井液高溫高壓濾失量相對于柴油基和白油
基要高。目前氣制油基鉆井液研究和應用較白油基和柴油基晚，現(xiàn)場應用中存在以下不足I.氣制油基鉆井液處理劑配套性不強、適應能力差；2.氣制油基泥漿抗溫性能較差；3.高溫、高密度氣制油基乳化鉆井液均存在粘度高、切力大、破乳電壓不穩(wěn)定、抗鹽性能差等不足；當水相中氯化鈣濃度大于300000ppm時，鉆井液性能很難調(diào)配，影響了油基鉆井液的鉆進速度與應用范圍。4.氣制油基乳化鉆井液濾失量大。為了解決上述問題，我們提供了一種抗污染能力強，塑性粘度低，抗鹽性好，抗溫性好的氣制油基乳化鉆井液體系，其流變性符合理想假塑性流體的流變模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種以氣制油為基礎油的油包水乳化鉆井液及其制備方法。克服了現(xiàn)有氣制油基鉆井液的不足，解決了氣制油基鉆井液的抗鹽能力，抗溫能力。其特征在于水相中氯化鈣鹽水的濃度可以從5%達至飽和，抗溫達到200°C以上。另外，流變參數(shù)可調(diào)空間大，調(diào)整主乳，輔乳，和潤濕劑的加量可將流變參數(shù)調(diào)至理想的流變參數(shù)，利于快速鉆井，并具有較好的環(huán)境可接受性。本發(fā)明的技術方案如下一種氣制油基高溫乳化鉆井液，其特征是按下述體積份數(shù)配制而成以氣制油與氯化鈣水溶液總體積為100份油相與水相的體積比95 5到70 30之間，氯化鈣鹽水濃度可以從5%至飽和，水相中氯化鈣的濃度依所鉆地層水的活度而定，氣制油基鉆井液中水相的活度，應與鉆進頁巖地層水的活度相當。當頁巖中水的活度等于鉆井液中水的活度時，可以有效地減少鉆進頁巖地層出現(xiàn)的各種復雜問題。其他材料按油、水總體積100份計算的體積質(zhì)量百含量如下主乳化劑O. 8-2. O份，輔乳化劑I. 0-2. 5份，潤濕劑O. 6-1. 5 份，鉆井液用有機土 I. 5-4. O份，堿度調(diào)節(jié)劑2. 0-5. O份，
降濾失劑2. · 5-6. 5份，加重劑加量按工程設計所需的鉆井液安全密度進行調(diào)節(jié)。所述鉆井液密度可加重至2. 45g/cm3以上，加重劑為重晶石。所述基礎液-油相為氣制油。所述主乳化劑為原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物。所述輔乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉。所述潤濕劑為脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物。所述堿度調(diào)節(jié)劑為氧化鈣。所述降濾失劑為氧化浙青。本發(fā)明的氣制油基乳化鉆井液的制備方法可以采用通用的方法也可以采用如下步驟I)將所需要的氣制油，主乳化劑，輔乳化劑和潤濕劑加入高攪杯中，在高速攪拌儀上高速攪拌5分鐘；2)加入氯化鈣水溶液并高速攪拌15-20分鐘；3)加入有機土、氧化鈣和降濾失劑并高速攪拌10-15分鐘；4)根據(jù)密度要求加入需要量的重晶石，高速攪拌20-25分鐘。所述的高速攪拌儀高速攪拌的速度為10000_12000r/min。所述的總的高攪時間在50-60分鐘之間。本發(fā)明中原料可以在試劑公司購買，也可以按照下列的條件獲取潤濕劑脂肪酸與多乙烯多胺先在162°C，然后在190°C制的縮合反應產(chǎn)物。鉆井液用有機土 季胺鹽表活劑與鈉搬土反應的產(chǎn)物。我們研究的氣制油基高溫高密度鉆井液具有以下優(yōu)點I)處理劑配套齊全；2)抗鹽能力突出，水相中氯化鈣濃度達到飽和時鉆井液破乳電壓達到600V以上；3)抗溫性能好，200°C時的高溫、高壓(HTHP)濾失量可控制在8mL以內(nèi)；4)流變參數(shù)可調(diào)空間大，可將鉆井液流變調(diào)整到理想流變參數(shù)，有利于快速鉆井;5)抗污染能力強，抗鉆屑污染和抗水侵的能力可達20% ；6)基礎油為氣制油，易生物降解，利于環(huán)境保護。
具體實施方式
本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)上述本發(fā)明的技術方案和實施情況來確定具體的實施方式。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例I配置密度為I. 92/cm3,油水比為70/30的氣制油基乳化鉆井液用量筒量取245ml氣制油倒入高攪杯中，依次加入主乳_原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物3. 85g，輔乳-十二烷基苯磺酸鈉7. Og,潤濕劑-脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物2. 45g，在高速攪拌儀上在10000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘，使之溶解；加入25%氯化隹丐水溶液105ml,繼續(xù)攪拌15分鐘；再加入有機土 7g、氧化|丐10. 5g、降濾失劑-氧化浙青19.25g，繼續(xù)攪拌10分鐘；加入重晶石605g，繼續(xù)攪拌20分鐘，所需氣制油基鉆井液配制完成。將配好的油基鉆井液裝入老化罐中，在200°C條件下熱滾16小時，取出降溫、冷卻后倒入高攪杯中，在高速攪拌儀上在10000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌10分鐘，在66°C (150 °F)測定鉆井液流變性能；流變參數(shù)測量完后，用流變儀在轉(zhuǎn)速為600r/min下攪拌I分鐘，迅速用破乳電壓儀測定鉆井液破乳電壓(ES)，最后測量鉆井液在200°C下的HTHP濾失量。 實施例2配置密度為2. 12g/cm3,油水比為80/20的氣制油基乳化鉆井液用量筒量取240ml氣制油倒入高攪杯中，依次加入主乳-原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物3. 3g，輔乳-十二烷基苯磺酸鈉6. Og,，潤濕劑-脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物2. 45g，在高速攪拌儀上在11000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘，使之溶解；加入30%氯化韓水溶液60ml,繼續(xù)高攪15分鐘；再加入有機土 6g、氧化韓9g、降濾失劑-氧化浙青16. 5g，繼續(xù)攪拌10分鐘；加入重晶石750g，繼續(xù)攪拌25分鐘，所需氣制油基鉆井液配制完成。將配好的油基鉆井液裝入老化罐中，在200°C熱滾16小時，取出降溫冷卻后，倒入高攪杯中，在高速攪拌儀上在轉(zhuǎn)速為11000r/min下攪拌10分鐘，在66°C (150 °F)測定鉆井液流變性能。流變參數(shù)測量完后，用流變儀在轉(zhuǎn)速600r/min下攪拌I分鐘，迅速用破乳電壓測定儀測定鉆井液破乳電壓(ES)，最后測量鉆井液200°C下的HTHP濾失量。實施例3配置密度為2. 45g/cm3,油水比為90/10的氣制油基乳化鉆井液用量筒量取270ml氣制油倒入高攪杯中，依次加入主乳-原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物2. 4g，輔乳-十二烷基苯磺酸鈉5. 40g,，潤濕劑-脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物3. Og,在高速攪拌儀上在12000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘，使之溶解；加入40%氯化韓水溶液30ml,繼續(xù)攪拌15分鐘；再加入有機土 6g、氧化韓9g、降濾失劑-氧化浙青16. 5g，繼續(xù)攪拌15分鐘；加入重晶石1160g，繼續(xù)攪拌25分鐘，所需氣制油基乳化鉆井液配制完成。將配好的油基鉆井液裝入老化罐中，在200°C熱滾16小時，取出降溫冷卻后，倒入高攪杯中，在高速攪拌儀上在轉(zhuǎn)速為12000r/min下攪拌10分鐘，在66°C (150 °F)測定鉆井液流變性能。流變參數(shù)測量完后，用流變儀在轉(zhuǎn)速600r/min下攪拌I分鐘，迅速用破乳電壓測定儀測定鉆井液破乳電壓(ES)，最后測量鉆井液200°C下的HTHP濾失量。實施4配置密度為2. 12g/cm3,油水比為90/10的氣制油基乳化鉆井液用量筒量取270ml氣制油倒入高攪杯中，依次加入主乳-原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物2. 4g，輔乳-十二烷基苯磺酸鈉5. 4g，潤濕劑-脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物3. Og，在高速攪拌儀上在12000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘，使之溶解；加入飽和氯化隹丐水溶液30ml,繼續(xù)高攪20分鐘；再加入有機土 6g,,氧化韓9g,降濾失劑-氧化浙青16. 5g，高攪15分鐘；加入重晶石750g，高攪20分鐘，所需氣制油基乳化鉆井液配制完成。將配好的油基鉆井液裝入老化罐中，在200°C熱滾16小時，取出降溫冷卻后，倒入高攪杯中，在高速攪拌儀上在轉(zhuǎn)速為12000r/min下攪拌10分鐘，在66°C (150 °F)測定鉆井液流變性能。流變參數(shù)測量完后，用流變儀在轉(zhuǎn)速600r/min下攪拌I分鐘，迅速用破乳電壓測定儀測定鉆井液破乳電壓(ES)，最后測量鉆井液200°C下的HTHP濾失量。
實施例5配置密度為2. 05g/cm3,油水比為85/15的氣制油基乳化鉆井液用量筒量取255ml氣制油倒入高攪杯中，依次加入主乳_原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物2. 4g、輔乳-十二烷基苯磺酸鈉5. 4g、潤濕劑-脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物3. 3g，在高速攪拌儀上在12000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘，使之溶解；加入5%氯化隹丐水溶液45ml,繼續(xù)攪拌15分鐘；再加入有機土6g,氧化Ii9g,降濾失劑-氧化浙青16. 5g,繼續(xù)攪拌15分鐘，加入重晶石695g，高攪25分鐘，所需氣制油基乳化鉆井液配制完成。將配好的油基鉆井液裝入老化罐中，在200°C熱滾16小時，取出降溫冷卻后，倒入高攪杯中，在高速攪拌儀上在轉(zhuǎn)速為12000r/min下攪拌10分鐘，在66°C (150 °F)測定鉆井液流變性能。流變參數(shù)測量完后，用流變儀在轉(zhuǎn)速600r/min下攪拌I分鐘，迅速用破乳電壓測定儀測定鉆井液破乳電壓(ES)，最后測量鉆井液200°C下的HTHP濾失量。實施例6配置密度為2. 21g/cm3,油水比為95/5的氣制油基乳化鉆井液用量筒量取285ml氣制油倒入高攪杯中，依次加入主乳-原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物6. Og、輔乳-十二烷基苯磺酸鈉7. 5g、潤濕劑-脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物4. 5g，在高速攪拌儀上在12000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘，使之溶解；加入25%氯化隹丐水溶液15ml,繼續(xù)攪拌10分鐘；再加入有機土 6g,氧化|丐15g,降濾失劑-氧化浙青16. 5g，繼續(xù)攪拌15分鐘，加入重晶石765g，繼續(xù)攪拌25分鐘，所需氣制油基乳化鉆井液配制完成。將配好的油基鉆井液裝入老化罐中，在200°C熱滾16小時，取出降溫冷卻后，倒入高攪杯中，在高速攪拌儀上在轉(zhuǎn)速為12000r/min下攪拌10分鐘，在66°C (150 °F)測定鉆井液流變性能。流變參數(shù)測量完后，用流變儀在轉(zhuǎn)速600r/min下攪拌I分鐘，迅速用破乳電壓測定儀測定鉆井液破乳電壓(ES)，最后測量鉆井液200°C下的HTHP濾失量。實施例7配置密度為2. 02g/cm3,油水比為91/9的氣制油基乳化鉆井液用量筒量取273ml氣制油倒入高攪杯中，依次加入主乳-原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物5. 4g、輔乳-十二烷基苯磺酸鈉4. 5g、潤濕劑-脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物4. 5g，在高速攪拌儀上在12000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘，使之溶解；加入25%氯化鈣水溶液27ml，繼續(xù)攪拌20分鐘；再加入有機土 6g、氧化鈣15g、降濾失劑-氧化浙青
19.5g，繼續(xù)攪拌10分鐘，加入重晶石690g，繼續(xù)攪拌25分鐘，所需氣制油基乳化鉆井液配制完成。將配好的油基鉆井液裝入老化罐中，在210°C熱滾16小時，取出降溫冷卻后，倒入高攪杯中，在高速攪拌儀上在轉(zhuǎn)速為12000r/min下攪拌10分鐘，在66°C (150 °F)測定鉆井液流變性能。流變參數(shù)測量完后，用流變儀在轉(zhuǎn)速600r/min下攪拌I分鐘，迅速用破乳電壓測定儀測定鉆井液破乳電壓(ES)，最后測量鉆井液210°C下的HTHP濾失量。對各個實施例的乳化鉆井液的性能評價，結(jié)果見表I。
表I
權(quán)利要求
1.一種氣制油基油包水乳化鉆井液及制備方法，其特征是按下述體積份數(shù)配制而成以氣制油與氯化鈣水溶液總體積為100份油相與水相的體積比95 5到70 30之間，氯化鈣鹽水濃度5% 飽和； 其他材料按油、水總體積計算的體積質(zhì)量百分含量如下 主乳化劑O. 8 2. O份， 輔乳化劑I. O 2. 5份， 潤濕劑O. 6 I. 5份， 鉆井液用有機土 I. 5 4. O份， 堿度調(diào)節(jié)劑2. O 5. O份， 降濾失劑2. 5 6. 5份， 加重劑加量按工程設計所需的鉆井液安全密度進行調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求I所述的鉆井液，其特征是所述鉆井液密度加重至2.45g/cm3以上，加重劑為重晶石。
3.如權(quán)利要求I所述的鉆井液，其特征是所述主乳化劑為原松漿氧化后的妥爾油堿水解產(chǎn)物。
4.如權(quán)利要求I所述的鉆井液，其特征是所述的輔乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉。
5.如權(quán)利要求I所述的鉆井液，其特征是所述潤濕劑為脂肪酸與多乙烯多胺的縮合反應產(chǎn)物。
6.如權(quán)利要求I所述的鉆井液，其特征是所述的堿度調(diào)節(jié)劑是氧化鈣。
7.如權(quán)利要求I所述的鉆井液，其特征是所述降濾失劑是氧化浙青。
8.權(quán)利要求I的氣制油基油包水乳化鉆井液的制備方法，其特征在于步驟如下 1)將所需要的氣制油，主乳化劑，輔乳化劑和潤濕劑加入高攪杯中，在高速攪拌儀上高速攪拌2 5分鐘； 2)加入氯化鈣水溶液并高速攪拌15 20分鐘； 3)加入有機土、氧化鈣和降濾失劑并高速攪拌10 15分鐘； 4)根據(jù)密度要求加入需要量的重晶石，高速攪拌20 25分鐘。
9.如權(quán)利要求8的方法，其特征是所述的高速攪拌儀的高攪速度為10000 12000r/min0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣制油基油包水乳化鉆井液及制備方法，以氣制油與氯化鈣水溶液總體積為100份油相與水相的體積比95∶5到70∶30之間，氯化鈣鹽水濃度5%～飽和；將所需要的氣制油，主乳化劑，輔乳化劑和潤濕劑加入高攪杯中，高速攪拌2-5分鐘；加入氯化鈣水溶液并高速攪拌15分鐘；加入有機土、氧化鈣和降濾失劑并高速攪拌10分鐘；根據(jù)密度加入需要量的重晶石，高速攪拌25分鐘。本發(fā)明克服了現(xiàn)有氣制油基鉆井液的不足，解決了氣制油基鉆井液的抗鹽能力，抗溫能力?？箿剡_到200℃以上。
文檔編號C09K8/36GK102796497SQ20121033043
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者潘代奇, 李銀素, 姜蘭蘭, 曾瑤, 江宏, 黃獻西, 劉雪婧, 荊鵬, 劉剛, 羅建生, 張行知, 陳俊生 申請人:天津中海油服化學有限公司, 中海油田服務股份有限公司