流型调节剂以及大温差恒流变油基钻井液制造技术

技术编号:20930978 阅读:14 留言:0更新日期:2019-04-20 13:07
本发明专利技术涉及油气开采领域,具体涉及流型调节剂以及大温差恒流变油基钻井液。所述流型调节剂含有组分A、组分B、组分C和组分D;所述组分A为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元、由二元胺类化合物提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第一共聚物;所述组分B为含有长链二元酸提供的结构单元、二元胺类化合物提供的结构单元和由二元醇类化合物提供的端基的第二共聚物;所述组分C为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第三共聚物;所述组分D为醚类化合物。本发明专利技术所提供的含有所述流型调节剂的大温差恒流变油基钻井液可以在2~120℃内保持动切力满足现阶段深水钻井的安全钻井需求。

Flow pattern regulator and constant rheological oil-based drilling fluid with large temperature difference

The invention relates to the field of oil and gas exploitation, in particular to a flow pattern regulator and a large temperature difference constant rheological oil-based drilling fluid. The flow pattern regulator comprises component A, component B, component C and component D; component A is a first copolymer containing structural units provided by dimeric fatty acids, structural units provided by dibasic amine compounds and structural units provided by aliphatic amine polyoxyethylene ether; component B is a structural unit provided by long chain dibasic acids and a structural unit provided by dibasic amine compounds. Component C is a third copolymer containing structural units provided by dimeric fatty acids and structural units provided by aliphatic amine polyoxyethylene ether, and component D is an ether compound. The large temperature difference constant rheological oil-based drilling fluid with the flow pattern regulator provided by the invention can maintain the dynamic shear force within 2 to 120 degrees Celsius to meet the safe drilling requirements of deep water drilling at the present stage.

【技术实现步骤摘要】
流型调节剂以及大温差恒流变油基钻井液
本专利技术涉及油气开采领域,具体涉及流型调节剂以及大温差恒流变油基钻井液。
技术介绍
随着油气资源勘探开发的不断深入,深水、超深水钻井作业数量逐渐增加。目前世界范围内已探明深水油气资源主要分布在墨西哥湾、巴西、西非、东非、地中海、印度、澳大利亚以及中国南海等。近些年来,深水钻井迎来了迅猛发展,水深从上世纪80年代的500米逐渐发展到现在的3000多米,深水井的比例也在逐年增加。这给深水钻井液技术带来越发严峻的挑战,如泥线和井底之间的大温差环境导致钻井液流变性难于调控、气体水合物堵塞管汇、井眼清洁差、重晶石沉降、ECD变化大、容易引起井壁失稳及井下漏失等复杂情况。目前,油包水乳化钻井液虽然具有较高的成本,但因其具备水基钻井液技术难以企及的页岩抑制性、水合物抑制性、润滑性和储层保护能力而成为海洋深水钻井的主体技术。油包水乳化钻井液主要包括传统的油基钻井液和新兴的合成基钻井液,其主要区别在于基础油的类别。传统的油基钻井液主要使用柴油或白油作为基础油,芳烃含量相对较高,不易生物降解,并且粘度随温度降低增幅较大,不易于深水钻井过程中流变性的调控。合成基钻井液的基础油多为人工合成酯类、线性α烯烃、气制油等。与柴油、白油相比,具有更低的粘度且更易于生物降解,便于在大温差环境下控制流变性并满足世界范围内日益严格的环保要求,因此现阶段深水钻井作业中所使用的油包水乳化钻井液多为合成基钻井液。在深水低温环境下,传统的油包水乳化钻井液粘度切力会大幅提升,针对这一问题,国内外在大量研究的基础上逐渐发展出一种“恒流变”钻井液体系。在较多报道中指出,这种恒流变钻井液体系可以在4至65℃温度范围内保持体系的动切力、低剪切速率粘度(六速粘度计6r或3r读数)和10min静切力的相对恒定,从而有效控制ECD,实现安全钻井,这一指标也成为目前业界普遍承认的“恒流变”钻井液判定标准。然而,随着近些年来深水钻井的水深不断刷新,海底温度也不断出现新低,某些海域泥线附近甚至可以达到0℃,再加上钻入地层后井深也在逐渐加深,深水钻井的温差变化范围已不仅限于4℃到65℃之间。现有的恒流变钻井液技术难以在更大的温度范围内保证其有效性。此外,现有技术在流变性能方面对基础油及核心处理剂的配比要求极为严苛,不利于新型天然改性的环保基础油的使用并且现场维护难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种受温度影响较少的、能够实现油基/合成基钻井液的恒流变性能的流型调节剂以及大温差恒流变油基钻井液。为了实现上述目的,本专利技术一方面提供一种流型调节剂,所述流型调节剂含有组分A、组分B、组分C和组分D;所述组分A为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元、由二元胺类化合物提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第一共聚物;所述组分B为含有长链二元酸提供的结构单元、二元胺类化合物提供的结构单元和由二元醇类化合物提供的端基的第二共聚物;所述组分C为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第三共聚物;所述组分D为醚类化合物;其中,所述长链二元酸为式(1)所示的化合物和二聚脂肪酸中的一种或多种,所述二元胺类化合物为式(2)所示的化合物,所述二元醇类化合物为式(3)所示的化合物,所述醚类化合物为式(4)所示的化合物;式(1):HOOC-R1-COOH;式(2):H2N-R2-NH2;式(3):HO-R3-OH;式(4):R4-L-R5;R1为C8-C20的饱和烷基或者C8-C20的不饱和烷基;R2和R3各自独立地选自-(CH2CH2NH)n-CH2CH2-、-(CH2NH)n-CH2-和-(CH2)m-CH2-,n为1-5的整数,m为0-9的整数;R4选自OH或C1-C10的烷基;R5选自C1-C10的烷基;L为-(CH2CH2O)p-CH2CH2-O-,p为0-6的整数。本专利技术第二方面提供上述流型调节剂在油基钻井液中的应用。本专利技术第三方面提供一种含有上述流型调节剂、主乳化剂和辅乳化剂的油基钻井液。本专利技术第四方面提供上述油基钻井液在油气开采中的应用。本专利技术所提供的含有所述流型调节剂的,特别是配合上本专利技术优选的主乳化剂和辅乳化剂所得的大温差恒流变油基钻井液可以在2~120℃的大温度范围内保持动切力、低剪切速率粘度和静切力相对恒定,满足现阶段深水钻井的安全钻井需求。并且,本专利技术的油基钻井液对基础油粘度和处理剂配比限制较低,适用于多种基础油和处理剂配比,便于深水恒流变钻井液的现场维护和技术更新。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术一方面提供一种流型调节剂,所述流型调节剂含有组分A、组分B、组分C和组分D;所述组分A为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元、由二元胺类化合物提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第一共聚物;所述组分B为含有长链二元酸提供的结构单元、二元胺类化合物提供的结构单元和由二元醇类化合物提供的端基的第二共聚物;所述组分C为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第三共聚物;所述组分D为醚类化合物;其中,所述长链二元酸为式(1)所示的化合物和二聚脂肪酸中的一种或多种,所述二元胺类化合物为式(2)所示的化合物,所述二元醇类化合物为式(3)所示的化合物,所述醚类化合物为式(4)所示的化合物;式(1):HOOC-R1-COOH;式(2):H2N-R2-NH2;式(3):HO-R3-OH;式(4):R4-L-R5;R1为C8-C20的饱和烷基或者C8-C20的不饱和烷基;R2和R3各自独立地选自-(CH2CH2NH)n-CH2CH2-、-(CH2NH)n-CH2-和-(CH2)m-CH2-,n为1-5的整数,m为0-9的整数;R4选自OH或C1-C10的烷基;R5选自C1-C10的烷基;L为-(CH2CH2O)p-CH2CH2-O-,p为0-6的整数。根据本专利技术,作为组分A中的二元胺类化合物和组分B中的二元胺类化合物可以相同或不同,皆从以下描述的二元胺类化合物中进行独立的选择。作为组分A中的脂肪胺聚氧乙烯醚和组分C中的脂肪胺聚氧乙烯醚可以相同或不同,皆从以下描述的脂肪胺聚氧乙烯醚中进行独立的选择。根据本专利技术,为了获得对油基钻井液流变性具有更好调节作用的流型调节剂,优选地,R1为C8-C16的饱和烷基或者C8-C16的不饱和烷基;n为1-4的整数,m为1-5的整数;R4选自OH或C1-C8的烷基;R5选自C1-C8的烷基;p为0-5的整数。更优选地,R1为C8-C14的饱和烷基或者C8-C14的不饱和烷基;R4选自OH或C2-C6的烷基;R5选自C2-C6的烷基。更进一步优选地,R1为-(CH2)8-、-(CH2)10-、-(CH2)12-或-(CH2)14-;R2为-CH2CH2NH-CH2CH2-、-(CH2CH2NH)2-CH2CH2-、-(CH2CH2NH)3-CH2CH2-、-CH2NH-CH2-、-(CH2本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种流型调节剂,其特征在于,所述流型调节剂含有组分A、组分B、组分C和组分D;所述组分A为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元、由二元胺类化合物提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第一共聚物;所述组分B为含有长链二元酸提供的结构单元、二元胺类化合物提供的结构单元和由二元醇类化合物提供的端基的第二共聚物;所述组分C为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第三共聚物;所述组分D为醚类化合物;其中,所述长链二元酸为式(1)所示的化合物和二聚脂肪酸中的一种或多种,所述二元胺类化合物为式(2)所示的化合物,所述二元醇类化合物为式(3)所示的化合物,所述醚类化合物为式(4)所示的化合物;式(1):HOOC‑R

【技术特征摘要】
1.一种流型调节剂,其特征在于,所述流型调节剂含有组分A、组分B、组分C和组分D;所述组分A为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元、由二元胺类化合物提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第一共聚物;所述组分B为含有长链二元酸提供的结构单元、二元胺类化合物提供的结构单元和由二元醇类化合物提供的端基的第二共聚物;所述组分C为含有由二聚脂肪酸提供的结构单元和由脂肪胺聚氧乙烯醚提供的结构单元的第三共聚物;所述组分D为醚类化合物;其中,所述长链二元酸为式(1)所示的化合物和二聚脂肪酸中的一种或多种,所述二元胺类化合物为式(2)所示的化合物,所述二元醇类化合物为式(3)所示的化合物,所述醚类化合物为式(4)所示的化合物;式(1):HOOC-R1-COOH;式(2):H2N-R2-NH2;式(3):HO-R3-OH;式(4):R4-L-R5;R1为C8-C20的饱和烷基或者C8-C20的不饱和烷基;R2和R3各自独立地选自-(CH2CH2NH)n-CH2CH2-、-(CH2NH)n-CH2-和-(CH2)m-CH2-,n为1-5的整数,m为0-9的整数;R4选自OH或C1-C10的烷基;R5选自C1-C10的烷基;L为-(CH2CH2O)p-CH2CH2-O-,p为0-6的整数。2.根据权利要求1所述的流型调节剂,其中,R1为C8-C16的饱和烷基或者C8-C16的不饱和烷基;n为1-4的整数,m为1-5的整数;R4选自OH或C1-C8的烷基;R5选自C1-C8的烷基;p为0-5的整数;优选地,R1为C8-C14的饱和烷基或者C8-C14的不饱和烷基;R4选自OH或C2-C6的烷基;R5选自C2-C6的烷基;更优选地,R1为-(CH2)8-、-(CH2)10-、-(CH2)12-或-(CH2)14-;R2为-CH2CH2NH-CH2CH2-、-(CH2CH2NH)2-CH2CH2-、-(CH2CH2NH)3-CH2CH2-、-CH2NH-CH2-、-(CH2NH)2-CH2-、-(CH2NH)3-CH2-、-(CH2NH)4-CH2-、-CH2-CH2-、-(CH2)2-CH2-、-(CH2)3-CH2-、-(CH2)4-CH2-或-(CH2)5-CH2-;R3为-CH2CH2NH-CH2CH2-、-(CH2CH2NH)2-CH2CH2-、-(CH2CH2NH)3-CH2CH2-、-CH2NH-CH2-、-(CH2NH)2-CH2-、-(CH2NH)3-CH2-或-(CH2NH)4-...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋官澄史赫王玺李万军王刚刘晨超李新亮王凯罗少杰
申请(专利权)人:中国石油大学北京中国石油集团工程技术研究院有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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