油包水乳化钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种油包水乳化钻井液及其制备方法，主要解决现有技术中油包水钻井液乳液稳定性能差、不耐高温的问题。本发明专利技术通过以质量份数计包括以下组份：(1)60～90份的基础油；(2)10～40份的水；(3)2～5份的有机土；(4)包括主乳化剂(I)和辅助乳化剂(Ⅱ)的复合乳化剂不少于0.5份；(5)0～3份的碱性物质；(6)0.5～3份的增粘剂；(7)0.5～3份的降滤失剂等的油基钻井液及其制备方法的技术方案，较好的解决了该问题，可用于强水敏、高温地层及需要钻大位移特殊井、海上水平井等场合的钻井作业中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
随着石油储量的不断减少且开采困难，世界各国纷纷加大了对深部地层油气资源 勘探开发的投入，开发新的油藏已经成为当今各大石油公司发展的迫切要求。我国待探明 的油气资源主要分布在塔里木、准噶尔、柴达木、吐哈、四川等盆地，其资源量的73%埋藏在 深层，且地下条件异常复杂，因此深井和超深井油气钻探及配套的开发技术已成为制约油 气资源开发的关键因素。随着地层深度的增加，深井、超深井的地层温度也会越来越高，地 层的高温环境给钻井液能否维持稳定的性能带来了极大的挑战。 钻井液作为钻井工程的重要组成部分，其性能直接关系到深井、超深井的钻井质 量、钻井成本和钻井周期。相对于水基钻井液，油基钻井液具有较强的防塌抑制性、润滑性 和良好的储层保护性能，尤其可满足强水敏及高温、超高温地层，或者需要钻大位移特殊井 及海上水平井等特殊转钻井需要。油基钻井液，又称油包水钻井液，是由油、水、乳化剂、降 滤失剂、活度平衡剂、流型调节剂等组成。通常使用的油包水钻井液含水量在5~30%之 间（含水量在5%以内的一般叫做全油基钻井液，不称为油包水钻井液），但抗高温达180°C 以上的油包水钻井液中水的含量一般在5~10%，很少超过15%。水的含量增大，携屑性、 降滤失性和悬浮性、流变性都变好，但热稳定性和电稳定性都变差，如CN1660958报道了一 种合成基钻井液，使用的主乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵和壬基酚聚氧乙烯醚的混合 物，尽管在150°C老化16小时后仍有良好的流变性和破乳电压，水含量最高为25%。专利 CN 102031095A申请公布了一种高温油包水钻井液，虽然耐温能到240°C，但其须借助辅助 乳化剂及氧化钙的存在才能达到应用效果。油基钻井液由于基液以油为主，因此价格昂贵， 成本高，全油基钻井液更是如此，如CN101215461报道了一种全油合成基钻井液，使用的乳 化剂为长碳链脂肪酸酰胺、长碳链烷基苯磺酸钙、聚烯烃羧酸酯中的一种或多种的混合物， 尽管具有低毒、环保、对储层伤害小等优点，但其制备成本高，限制了其推广使用。 目前市场上提供用作油基钻井液乳化剂的品种较少，而报道用于强化采油用的乳 化剂品种相对较多，如US4485873、US4545912、CN100531884等报道了聚氧乙烯烷基酚醚乙 酸盐、双尾链聚氧乙烯磺酸盐、烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子表活剂在强化采油方面的应 用，但未涉及到其在钻井液乳化剂方面的用途，油基钻井液方面多依赖国外产品，而且国内 配套的钻井液体系也较少。 油基钻井液由于受到成本、环保要求的限制一直发展比较缓慢，应用的区块也较 少，随着现有油田储量日益下降，并且新探区的开采会遇到各种复杂地层及环境，急需性能 优良的油基钻井液，以解决现有油基钻井液乳液稳定性能差、不耐盐、不耐温的问题。通过 提高油基钻井液中水的比例达到降低油基钻井液的成本，为广泛应用油基钻井液作业提供 技术保障。专利技术所述的正是这种高含水量情况下，适合于以脂肪酰基二胺聚氧烯醚为乳化 剂的油基钻井液及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中油包水钻井液乳液稳定性能差、不 耐高温的问题，提供一种新的油包水乳化钻井液。此油包水乳化钻井液具有耐温性能好、乳 液稳定性能佳的优点，可用于强水敏、高温地层及需要钻大位移特殊井、海上水平井等特殊 钻井作业中。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的油 包水钻井液的制备方法。 为了解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种油包水乳化钻井 液，以质量份数计包括以下组份： (1) 60~90份的基础油； (2) 10 ~40 份的水； (3)2~5份的有机土； (4)包括主乳化剂和辅助乳化剂的复合乳化剂不少于0. 5份，以所含主乳化剂和 辅助乳化剂的质量计； (5) 0~3份的碱性物质； (6)0. 5~3份的增粘剂； (7) 0· 5~3份的降滤失剂； 其中，所述主乳化剂选自通式（I)所示结构中的至少一种，辅助乳化剂选自选自 通式（II )所示结构中的至少一种；以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例满足〇 <辅助乳化剂：主乳化剂<1 ; 通式中，札为含Cs~C3。饱和或不饱和烃基，R 2为氢或者R3C0, R3为Cs~C3。饱和 或不饱和的烃基，X = 1~10, y = 1~40, Z = 0~40 ;R4为C7~C25脂肪烃基，R5和R 6均 独立选自H、C2~C4的羟烷基中的一种。 上述技术方案中，所述复合乳化剂的加量，以所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量 计，优选为0. 5~5份；Ri、R3优选为Cn~C23的饱和或不饱和烃，或C n~C23的饱和烃和不 饱和经的混合经基，Rp R3更优选为碳原子数为i 、十三、十五、十七、十九、二i 的饱和 经或不饱和经基，或i 、十三、十五、十七、十九、二i 的饱和经和不饱和经的混合经基； X优选为2~6,更优选为2或3 ;y优选为1~20,更优选为1~10 ;z优选为0~30,更优 选为0~20 ;所述R4优选为Cn~C23饱和烃基或不饱和烃基；R5和R 6均独立优选为H、羟 乙基、羟丙基中的一种，进一步优选为R5和R6均独立优选为H、羟乙基中的一种，更优选为 尺 5和R6共同优选为H、羟乙基中的一种。 上述技术方案中，所述基础油优选为白油、合成油、液体石蜡中的一种或一种以上 的混合物；水优选为15~30wt% CaCljK溶液或15~30wt% NaCl的水溶液；有机土优选 为碳原子数为十二、十四、十六、十八的长链季铵盐改性的膨润土或上述季铵盐改性的蒙脱 土；碱性物质优选为氧化钙粉末；增粘剂优选为顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基丙 烯酸烷基酯中的一种或一种以上的混合物；降滤失剂优选为长链有机胺改性的腐植酸，链 长优选为C 12、C16、C1S。 上述技术方案中，所述主乳化剂可以进一步优选自（I)所示结构中的两种以上的 混合物。 上述技术方案中，所述辅助乳化剂可以进一步优选自（II )所示结构中的两种以 上的混合物。 上述技术方案中，以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例最优选为辅助乳 化剂：主乳化剂=1: (2~10)。 上述技术方案中，所述辅助乳化剂可进一步优选自月桂酸酰胺、肉豆蘧酸酰胺、棕 榈酸酰胺、棕榈烯酸酰胺、油酸酰胺、亚油酸酰胺、亚麻酸酰胺、硬脂酸酰胺、月桂酸单乙醇 酰胺、肉豆蘧酸单乙醇酰胺、棕榈酸单乙醇酰胺、棕榈烯酸单乙醇酰胺、油酸单乙醇酰胺、亚 油酸单乙醇酰胺、亚麻酸单乙醇酰胺、硬脂酸单乙醇酰胺中的一种或二种以上的混合物；还 可以进一步优选为包含上述脂肪酸酰胺或脂肪酸单乙醇酰胺的混合物，例如但不限定由本 领域技术人员所熟知的植物油脂或生物柴油为原料与相应的酰胺化试剂进行酰胺化反应 而得到的植物油酸酰胺、植物油酸单乙醇酰胺或植物油酸二乙醇酰胺。 上述技术方案中，所述辅助乳化剂的制备方法可以是本领域技术人员所熟知的任 意一种，可以是此前文献公开的公知的制备方法中的任意一种。 本专利技术的技术关键是乳化剂的选择，所有聚合物例如丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基 丙烯酸烷基酯都是本领域常用的物质，各种聚合物优选为数均分子量1~1〇〇〇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油包水乳化钻井液，以质量份数计包括以下组份：(1)基础油60～90份；(2)水10～40份；(3)有机土2～5份；(4)包括主乳化剂和辅助乳化剂的复合乳化剂不少于0.5份，以所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量计；(5)0～3份的碱性物质；(6)0.5～3份的增粘剂；(7)0.5～3份的降滤失剂；其中，所述主乳化剂选自通式(I)所示结构中的至少一种，辅助乳化剂选自通式(Ⅱ)所示结构中的至少一种；以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例满足0＜辅助乳化剂:主乳化剂≤1；通式中，R1为含C8～C30饱和或不饱和烃基，R2为氢或者R3CO，R3为C8～C30饱和或不饱和的烃基，x＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；R4为C7～C25脂肪烃基，R5和R6均独立选自H、C2～C4的羟烷基中的一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，李应成，张卫东，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11