生产油基钻井液用乳化剂的方法技术

提供制备乳化剂、乳化钻井液的方法及其使用方法。在一或多个实施方案中，制备乳化剂的方法包括将妥尔油和三酰胺混合。所述三酰胺具有式(I)化学式，其中x、y和z独立选自1-10的整数，R1为C8-C20烷基、C8-C20烯基、C8-C20二烯基或C8-C20炔基，R2是H或是对每个[(CH2)xNR2(CH2)y]单元独立选择的式(II)的基团，其中R4为C1-C3亚烷基或C1-C3羟基亚烷基，且其中至少一个R2是式(II)的基团，和R3是C8-C20烷基、C8-C20烯基、C8-C20二烯基或C8-C20炔基

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年8月19日申请的美国临时专利申请No61/867,328的权益，该申请通过引用整体并入本文。背景领域所描述的实施方案广义涉及制备包括一或多种妥尔油和一或多种三酰胺的乳化剂的方法、乳化钻井液和其使用方法。相关技术的描述石油和天然气工业已多年使用钻井液或\钻探泥浆\来开发自然资源的地下沉积物。由于油的总储量减少，在因以前工艺或经济困难而未到达的区域钻探已经变得很必要。这已导致了油基钻井液或反相乳液钻井液的广泛使用，它们比水基流体能提供更好的热稳定性和化学稳定性，使得钻井更深和用于其它需求服务中，例如涉及暴露于高电解质浓度和溶解性的气体情况下。例如，反相乳液钻井液已经成功用于钻探热(例如高于150℃)地层以及含硫化氢的地层。此外，为了从每一海上钻井平台最大化地回收，反相乳液钻井液是有利的，因为它们能有效用于钻探偏斜井(例如有角度的井)。特别地，反相乳液钻井液的高润滑性是必要的，因为在偏斜钻井中施加在钻杆上的扭矩会增加。反相乳液钻井液一般是通过将烃油与水或盐水在高剪切和存在适宜乳化剂的条件下调混而成。乳化剂不仅需要形成稳定分散于油相中的水滴，而且还需要使任何固体如加重材料添加剂(例如重晶石)或钻屑维持油湿状态。由于一些钻井地点例如海上钻井平台的空间有限且将材料运输到钻井地点成本增加，工业上广泛对可以用最少量或比现有技术组合物更少量的溶剂和其它添加剂配制并保存(例如存储)的钻井液组合物特别关注。因此，需要改进的反相乳液用乳化剂，使其例如可用于油井钻孔。概述提供制备乳化剂、乳化钻井液的方法及其使用方法。在一或多个实施方案中，制备乳化剂的方法包括将妥尔油和三酰胺混合。所述三酰胺具有如下式(I)的化学式:其中：x、y和z独立选自1-10的整数，R1为C8-C20烷基、C8-C20烯基、C8-C20二烯基或C8-C20炔基，R2是H或是对每个[(CH2)xNR2(CH2)y]单元独立选择的其中R4为C1-C3亚烷基或C1-C3羟基亚烷基，且其中至少一个R2是和R3是C8-C20烷基、C8-C20烯基、C8-C20二烯基或C8-C20炔基。在一些实施方案中，制备乳化剂的方法包括将三酰胺与妥尔油混合。可通过将二酰氨基胺与饱和二元羧酸、饱和酸酐或它们的混合物进行反应来制备所述三酰胺。所述方法还包括提供将所述乳化剂喷雾干燥来提供喷雾干燥的乳化剂。制备钻井液的方法可包括将油相、水相和喷雾干燥的乳化剂进行混合来生产钻井液。所述喷雾干燥的乳化剂可包括妥尔油和三酰胺的混合物，其中所述三酰胺具有式(I)的化学式，详细描述提供制备乳化剂、乳化的钻井液的方法及其使用方法。在一或多个实施方案中，可通过将一或多种妥尔油和一或多种三酰胺混合、调混或合并来制备乳化剂。所述一或多种三酰胺可用式(I)的化学通式表示：其中：x、y和z独立选自1-10的整数，R1为C8-C20烷基、C8-C20烯基、C8-C20二烯基或C8-C20炔基，R2是H或是对每个[(CH2)xNR2(CH2)y]单元独立选择的其中R4为C1-C3亚烷基或C1-C3羟基亚烷基，且其中至少一个R2是和R3是C8-C20烷基、C8-C20烯基、C8-C20二烯基或C8-C20炔基。其中：R4的C1-C3亚烷基可包括但不限于亚甲基或甲撑基(-CH2-)、亚乙基或乙撑基(-CH2CH2-)和亚丙基或丙撑基(-CH2CH2CH2-)，在三酰胺中提供了饱和烷烃部分。R4的C1-C3羟基亚烷基可以包括但不限于羟基亚甲基或羟基甲撑((-C(OH)H-)，羟基亚乙基或羟基乙撑(-CH2C(OH)H-)和羟基亚丙基或羟基丙撑(-CH2C(OH)HCH2-或-CH2CH2C(OH)H-)，在三酰胺中提供了饱和烷烃醇部分，在一些实施方案中，所述乳化剂可用于油基钻井液。令人惊奇和意外地发现当R4是C1-C3亚烷基或C1-C3羟基亚烷基例如饱和碳链时，所述油基钻井液可呈现一或多个以下性能：与相同乳化剂但有不饱和R4如含至少一个碳-碳双键的R4相比，更平的低端流变性、更低的高端流变性、更高的电稳定性、更低的塑性粘度、更低的静切力和更低的地下层液滤损失。例如，与相同乳化剂但有不饱和R4如R4为亚烯基(例如-(CnH2n-2)-，其中n是1、2或3)相比，R4为C1-C3亚烷基或C1-C3羟基亚烷基的乳化剂可使低端流变性、高端流变性、电稳定性、静切力、塑性粘度、流体突破和/或液滤损失改进约0.2％、约0.5％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％或约10％。乳化剂的一或多种妥尔油和一或多种三酰胺可以任意比例相互组合。例如，三酰胺与妥尔油的重量比可为约99:1、约90:10、约80:20、约70:30、约60:40或约50:50-40:60、约30:70、约20:80、约10:90或约1:99。在另一个实例中，三酰胺与妥尔油的重量比可为约0.5:1、约1:1、约2:3、约3:7或约1:4。而在另一实例中，所述酰胺与妥尔油的重量比可为约0.1:1-3:1、约0.2:1-2.8:1、约0.3:1-2.5:1、约0.4:1-2.2:1、约0.5:1-2:1、约0.3:1-2:1、约1:1-3:1、约0.4:1-1:1、约0.4:1-0.7:1或约0.3:1-1:1。在一些实施方案中，乳化剂的酸值为每克乳化剂约100mgKOH、约125mgKOH、或约150-250mgKOH、约175mgKOH、约200mgKOH/g。例如，所述乳化剂的酸值为每克乳化剂约100-150mgKOH、约125-175mgKOH、约170-200mgKOH、约170-225mgKOH、约165-230mgKOH、约180-220mgKOH、约200-250mgKOH、约225mgKOH-250mgKOH或约250-300mgKOH。在另一实例中，所述乳化剂的酸值至少100mgKOH、至少110mgKOH、至少120mgKOH、至少130mgKOH，至少150mgKOH或至少175mgKOH。在另一实例中，所述乳化剂的酸值小于220mgKOH、小于170mgKOH或小于150mgKOH。本文所用术语“酸值”是指中和1克反应混合物或组合物所需的氢氧化钾(KOH)质量(以毫克计)。例如，乳化剂的酸值是指中和1克乳化剂所需要的KOH的毫克数。酸值可作为反应混合物或组合物中羧酸基团量的量度。在典型测量方法中，将已知量的组合物溶解于有机溶剂中，用已知浓度的氢氧化钾溶液滴定分析。可通过使用含颜色指示剂酚酞的氢化钾溶液或利用电位本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备乳化剂的方法，包括：将妥尔油和三酰胺混合，其中所述三酰胺具有如下化学结构式：其中：x、y和z独立选自1‑10的整数，R1为C8‑C20烷基、C8‑C20烯基、C8‑C20二烯基或C8‑C20炔基，R2是H或是对每个[(CH2)xNR2(CH2)y]单元独立选择的其中R4为C1‑C3亚烷基或C1‑C3羟基亚烷基，且其中至少一个R2是和R3是C8‑C20烷基、C8‑C20烯基、C8‑C20二烯基或C8‑C20炔基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.19 US 61/867,3281.制备乳化剂的方法，包括：
将妥尔油和三酰胺混合，其中所述三酰胺具有如下化学结构式：
其中：
x、y和z独立选自1-10的整数，
R1为C8-C20烷基、C8-C20烯基、C8-C20二烯基或C8-C20炔基，
R2是H或是对每个[(CH2)xNR2(CH2)y]单元独立选择的其中R4为C1-C3亚烷基或C1-C3羟基亚烷基，且其中至少一个R2是和
R3是C8-C20烷基、C8-C20烯基、C8-C20二烯基或C8-C20炔基。
2.权利要求1的方法，其中混合物中三酰胺与妥尔油重量比为约1:4-约2:3。
3.权利要求1的方法，其中R4是亚乙基(-CH2CH2-)。
4.权利要求1的方法，进一步包括将混合物喷雾干燥以形成平均粒径为约1μm-约75μm
的喷雾干燥的乳化剂。
5.权利要求4的方法，其中混合物用含水稀释剂进行稀释以提供约35wt％-约50wt％的
固含量，以喷雾干燥前乳化剂重量计。
6.权利要求1的方法，其中所述妥尔油包括粗妥尔油、馏出妥尔油、妥尔油塔底物或它
们的任何混合物。
7.权利要求4的方法，其中喷雾干燥的乳化剂的堆密度为约0.24g/mL–约0.56g/mL。
8.权利要求1的方法，其中所述妥尔油包括是至少妥尔油与α,β-不饱和羧酸或α,β不饱
和酸酐的反应产物。
9.权利要求1的方法，其中所述妥尔油包括第一妥尔油馏出物馏分和第二妥尔油馏出
物馏分的混合物，其包括约45wt％-约90wt％的脂肪酸和约10wt％-约55wt％的松香酸，以
第一妥尔油馏出物馏分和第二妥尔油馏出物馏分的合并重量计。
10.制备乳化剂的方法，包括：
将三酰胺与妥尔油混合，其中所述三酰胺是通过使二酰氨基胺与饱和二元羧酸、饱和
酸酐或它们的混合物进行反应来制备的；和
将混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·W·胡德，J·B·希尼斯，R·S·约翰逊，D·T·玛普夫，N·P·里菲，A·M·寇斯兰，
申请(专利权)人：佐治亚太平洋化工品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US