油基鉆井液用復合乳化劑及其制備方法和應用技術

本發明專利技術涉及一種油基鉆井液用乳化劑及其制備方法和應用，主要解決現有技術中油基鉆井液乳化劑品種少，乳化性能、耐溫性能差的問題。本發明專利技術通過采用一種包括主乳化劑和輔助乳化劑的油基鉆井液用復合乳化劑，主乳化劑選自式(I)所示結構中的至少一種，輔助乳化劑選自多元醇型非離子表面活性劑中的至少一種，且所述主乳化劑與輔助乳化劑的比例滿足0＜輔助乳化劑:主乳化劑≤的技術方案，較好的解決了上述問題，可用作油基鉆井液乳化劑，具有良好的乳化性能及耐溫性能，形成的油基鉆井液穩定性、耐溫性較好，可滿足油田中強水敏、高溫地層鉆井及大位移特殊鉆井、海上水平井等特殊需要。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。
技術介紹
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 勘探開發的投入，開發新的油藏已經成為當今各大石油公司發展的迫切要求。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，且地下條件異常復雜，因此深井和超深井油氣鉆探及配套的開發技術已成為制約油 氣資源開發的關鍵因素。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 層的高溫環境給鉆井液能否維持穩定的性能帶來了極大的挑戰。 鉆井液作為鉆井工程的重要組成部分，其性能直接關系到深井、超深井的鉆井質 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、流型調節劑等組成。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，但熱穩定性和電穩定性都變差，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%。專利 CN 102031095A申請公布了一種高溫油包水鉆井液，雖然耐溫能到240°C，但其須借助輔助 乳化劑及氧化鈣的存在才能達到應用效果。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、環保、對儲層傷害小等優點，但其制備成本高，限制了其推廣使用。 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 用，但未涉及到其在鉆井液乳化劑方面的用途。國內油基鉆井液用乳化劑方面多依賴國外 產品，而且國內配套的鉆井液體系也較少。 油基鉆井液由于受到成本、環保要求的限制一直發展比較緩慢，應用的區塊也較 少，隨著現有油田儲量日益下降，并且新探區的開采會遇到各種復雜地層及環境，急需進行 滿足制備穩定高效油基鉆井液用乳化劑的研究，以解決油基鉆井液乳化劑品種少，乳化性 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 問題，為廣泛應用油基鉆井液作業提供技術支撐。 本專利技術所述的正是這種高含水量情況下，適合于制備穩定高效油基鉆井液用的復 合乳化劑及其制備方法。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題之一是現有技術中油基鉆井液乳化劑品種少，乳化性 能、耐溫性能差的問題，提供一種油基鉆井液用復合乳化劑。該油基鉆井液用復合乳化劑具 有良好的乳化性能及耐溫性能，含該類油基鉆井液用復合乳化劑的油基鉆井液可滿足油田 中強水敏、高溫地層及大位移特殊鉆井、海上水平井鉆井等特殊需要。 本專利技術所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相對應的油基 鉆井液用復合乳化劑的制備方法。 本專利技術所要解決的技術問題之三是提供一種與解決技術問題之一相對應的油基 鉆井液用復合乳化劑在油基鉆井液中的應用。 為了解決上述技術問題之一，本專利技術采用的技術方案如下：一種油基鉆井液用復 合乳化劑，包括以下組分： (1)主乳化劑，選自式（I)所示結構中的至少一種； (2)輔助乳化劑，選自多元醇型非離子表面活性劑中的至少一種； 其中札為含Cs~C3。飽和或不飽和烴基，R2為氫或者R 3C0, R3為cs~c3。飽和或 不飽和的經基，X = 1~10, y = 1~40, z = 0~40 ;以質量計，所述主乳化劑與輔助乳化 劑的比例滿足0 <輔助乳化劑：主乳化劑< 1。 上述技術方案中，所述的札和私獨立選自Cn~C23的飽和或不飽和的烴基、或 Cn~C23的飽和烴基和不飽和烴基的混合烴基。更優選札和R3獨立選自碳原子數為十一、 十三、十五、十七、十九、二十一的飽和烴或不飽和烴基，或十一、十三、十五、十七、十九、 二^ 的飽和經和不飽和經的混合經基。優選X為2~6, y為1~20, z為0~30 ;進一 步優選X為2或3, y為1~10 ;更優選z為0~20。所述多元醇型非離子表面活性劑選 自多羥基化合物與高碳脂肪酸或高碳脂肪酸酯反應形成的酯；所述多羥基化合物指的是羥 基數量為兩個以上的多元醇，所述多羥基化合物選自C 2~Q。的多元醇或C2~Q。的多元醇 酐，更優選為乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、丁烯二醇、、丁三醇、丁四醇、山梨醇、山梨醇 酐中的至少一種；所述高碳脂肪酸優選自C 12~C24的脂肪酸，更優選為月桂酸、肉豆蘧酸、 棕櫚酸、棕櫚烯酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸中的一種或兩種以上的混合物，所述高碳 脂肪酸酯優選自月桂酸甲酯、肉豆蘧酸甲酯、棕櫚酸甲酯、棕櫚烯酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸 甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯中的一種或兩種以上的混合物。 上述技術方案中，所述多元醇型非離子表面活性劑可以由本領域技術人員所熟知 的公知常識，由所述多羥基化合物與高碳脂肪酸通過酯化反應得到，或者由所述多羥基化 合物與高碳脂肪酸酯通過酯交換反應得到。 上述技術方案中，所述脂肪酸甲酯可以來源于本領域技術人員所熟知的各種植物 油酯，例如但不限定大豆油、棕櫚油、肉豆蘧油、菜籽油等，以及人工提煉的生物柴油等。 上述技術方案中，所述主乳化劑可以進一步優選自（I)所示結構中的兩種以上的 混合物。 上述技術方案中，所述輔助乳化劑可以進一步優選自多元醇型非離子表面活性劑 中的兩種以上的混合物。 上述技術方案中，以質量計，所述主乳化劑與輔助乳化劑的比例最優選為輔助乳 化劑：主乳化劑=1: (1~10)。 上述技術方案中，所述輔助乳化劑可進一步最優選自司盤-20、司盤-60、司 盤-80、司盤-85、乙二醇單脂肪酸酯、乙二醇二脂肪酸酯中的一種或兩種以上的混合物。 上述技術方案中，所述輔助乳化劑的制備方法可以是本領域技術人員所熟知的任 意一種，可以是此前文獻公開的公知的制備方法中的一種。 為解決上述技術問題之二，本專利技術所采用的技術方案如下： -種油基鉆井液用乳化劑的制備方法，包括以下步驟： (a)郵0順(〇12) xNR2CH2CH20H (即脂肪酰基羥乙基二胺）的制備 在堿性催化劑存在下&C00CH3 (即脂肪酸甲酯）與NH2 (CH2) xNHCH2CH20H (即羥乙基 二胺）在80~220°C的溫度下反應2~24小時，反應結束后優選減壓蒸餾除去未反應的原 料和生成的甲醇得到所述脂肪酰基羥乙基二胺。其中，脂肪酸甲酯與羥乙基二胺的摩爾比 為優選本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種油基鉆井液用復合乳化劑，包括以下組分：(1)主乳化劑，選自式(I)所示結構中的至少一種；(2)輔助乳化劑，選自多元醇型非離子表面活性劑中的一種；其中R1為含C8～C30飽和或不飽和烴基，R2為氫或者R3CO，R3為C8～C30飽和或不飽和的烴基，x＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；以質量計，所述主乳化劑與輔助乳化劑的比例滿足0＜輔助乳化劑:主乳化劑≤1。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高磊，沈之芹，何良好，
申請(專利權)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，
類型：發明
國別省市：北京;11