油包水鉆井液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油包水鉆井液及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中市售有機(jī)土形成的油包水鉆井液體系穩(wěn)定性能差的問題。本發(fā)明通過含基礎(chǔ)油、水、有機(jī)土、乳化劑、降濾失劑和酸堿度調(diào)節(jié)劑的油包水鉆井液及制備方法的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于強(qiáng)水敏、高溫地層特殊鉆井作業(yè)中。
【專利說明】油包水鉆井液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油包水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(dāng)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(zhǔn)噶爾、柴達(dá)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(qiáng)的防塌抑制性、潤滑性和良好的儲層保護(hù)性能，尤其可滿足強(qiáng)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、有機(jī)土、乳化劑、降濾失劑等組成。有機(jī)土作為油包水鉆井液體系中的重要組分，其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)對鉆井液性能有十分重要的影響。有機(jī)土通常是由高度分散的親水粘土與陽離子表面活性劑(季銨鹽)發(fā)生了離子交換吸附所制得的。由于表面活性劑的長碳?xì)滏湼采w在粘土晶片表面，使之形成疏水表面，同時(shí)由于進(jìn)入晶片層間表面活性劑離子的體積效應(yīng)，增大了晶片層間距。正是由于這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使有機(jī)土具有良好的觸變性、增稠性、懸浮性和溶膠穩(wěn)定性。
[0004]典型的有機(jī)土反應(yīng) 如下:
Na-土 + [ (R1R2R3R4N) X] —土-NR1R2R3R4 + Na+X-
有機(jī)土的質(zhì)量主要取決于粘土的種類，陽離子表面活性劑的類型、碳鏈長短和在粘土表面上的覆蓋程度及制備條件，如溫度、酸堿度值等。目前，對于粘土的改性普遍使用陽離子表面活性劑，如十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨等。采用其他改性劑制備有機(jī)土的報(bào)道較少。CN1138593A采用H3PO4與己內(nèi)酰胺反應(yīng)，生成磷酸己內(nèi)酰胺有機(jī)化劑，然后將此有機(jī)化劑加入到粘土水溶液中進(jìn)行離子交換，使己內(nèi)酰胺陽離子插入層間，形成有機(jī)土，但此方法生成的有機(jī)土為流動(dòng)性較差的膠體，親水性較強(qiáng)，體系中大量的水只能通過蒸餾除去，因此能耗很高；CN101624515A報(bào)道了一種可用于白油的有機(jī)土及其制備方法，采用季銨鹽陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑共同作為改性劑，對粘土進(jìn)行改性，得到的有機(jī)土在白油中成膠率高，但由于使用兩種表面活性劑，實(shí)驗(yàn)步驟較為繁瑣。
[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)良的制備油基鉆井液用的有機(jī)土。采用烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿表面活性劑對親水粘土進(jìn)行改性，由于烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿中親油基團(tuán)既具有芳香環(huán)同時(shí)又具有較長的脂肪鏈，因而制備出的有機(jī)土插層效果顯著，在白油中成膠率較高，分散性能好，以該有機(jī)土制備的油包水鉆井液具有體系穩(wěn)定性能好的特點(diǎn)。發(fā)明所述的正是適合于以烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿改性的有機(jī)土制備的油包水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)中油包水鉆井液穩(wěn)定性能差的問題，提供一種新的油包水鉆井液。此油包水鉆井液具有穩(wěn)定性能好的優(yōu)點(diǎn)。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)的油包水鉆井液的制備方法。
[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:一種油包水鉆井液，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括以下組份:
(1)60~90份的基礎(chǔ)油；
(2)10~40份的水；
(3)2~5份的甜菜堿改性有機(jī)土 ；
(4)0.5~5份的乳化劑；
(5)0.5~5份的降濾失劑；
(6)0.5~5份的酸堿度調(diào)節(jié)劑；
其中組分(3)為烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿改性的有機(jī)土，烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿的分子通式為:
【權(quán)利要求】
1.一種油包水鉆井液，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括以下組份: (1)60~90份的基礎(chǔ)油； (2)10~40份的水； (3)2~5份的甜菜堿改性有機(jī)土； (4)0.5~5份的乳化劑； (5)0.5~5份的降濾失劑； (6)0.5~5份的酸堿度調(diào)節(jié)劑； 其中組分(3)為烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿改性的有機(jī)土，烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿的分子通式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油包水鉆井液，其特征在于所述的基礎(chǔ)油為選自柴油、白油、液體石蠟或白油液體石蠟混合油中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油包水鉆井液，其特征在于所述的水為15~30重量的％CaCl2或NaCl的水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油包水鉆井液，其特征在于所述的有機(jī)土為烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿改性的有機(jī)土。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油包水鉆井液，其特征在于所述的烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿中，M為鈉或鉀，R為C4~C16的烷基，η為2~20中的任意整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油包水鉆井液，其特征在于所述的乳化劑選自為斯盤、吐溫、長鏈脂肪酰胺中的一種或兩種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油包水鉆井液，其特征在于所述的斯盤系列表面活性劑選自斯盤20、斯盤40、斯盤60、斯盤80或斯盤85中的至少一種；吐溫系列表面活性劑選自吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80或吐溫85中的至少一種；長鏈脂肪酰胺系列表面活性劑選自月桂酰二乙醇胺、椰油酰二乙醇胺、肉豆蘧酰二乙醇胺、棕櫚油酰二乙醇胺或油酰二乙醇胺中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油包水鉆井液，其特征在于所述的酸堿度調(diào)節(jié)劑為無水碳酸鈉或氧化鈣粉末；所述的降濾失劑為長鏈有機(jī)胺改性腐植酸或氧化浙青。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的油包水鉆井液，其特征在于所述的有機(jī)胺改性腐植酸中的有機(jī)胺碳鏈長度為C12~C16。
10.權(quán)利要求1所述的油包水鉆井液的制備方法，包括以下步驟: (I)將鈉基膨潤土分散到水中，高速攪拌后用懸浮法去除雜質(zhì)，使之形成穩(wěn)定的懸浮體系a ； (2)將烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽型甜菜堿與水混合，形成均一體系b; (3)在高速攪拌下將b滴加到a中，常壓下在25~100°C反應(yīng)0.5~24小時(shí)；其中，烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿與鈉基膨潤土的質(zhì)量比為1:1~20 ; (4)將第(3)步得到的產(chǎn)物洗滌3~5次，然后將產(chǎn)物在80~120°C下烘干，粉碎，得到粒度78 μ m以下的微粒，即為烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿改性的有機(jī)土 ； (5)在高速攪拌下依次將所需量的基礎(chǔ)油、水、乳化劑、烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)鹽甜菜堿改性的有機(jī)土、降濾失劑、酸堿度調(diào)節(jié)劑混合，攪拌一定時(shí)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150°C高溫老化16小時(shí)后的流變參數(shù)、破乳電 壓和API濾失量；以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，各組份的比例為基礎(chǔ)油60~90份、水10~40份、有機(jī)土 2~5份、乳化劑0.5~5份、降濾失劑0.5~5份、酸堿度調(diào)節(jié)劑0.5~5份。
【文檔編號】C09K8/36GK103897678SQ201210576609
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】沈之芹, 張衛(wèi)東, 何秀娟, 吳國英 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