一种组合物及其应用和油基钻井液及提高油基钻井液切力的方法技术

本发明专利技术公开了一种组合物及其应用和油基钻井液及提高油基钻井液切力的方法，该组合物含有两亲性嵌段共聚物、聚氨酯和酸性离子化合物中的至少两种；所述酸性离子化合物含有两个或两个以上的酸根离子，且至少两个酸根离子分别位于所述酸性离子化合物的两端。本发明专利技术的组合物能够有效提高钻井液的切力，从而降低有机土的用量，有效地解决了钻井液流变性和携沙能力的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻井中油基钻井液领域，进一步地说，是涉及一种可以用作油基钻井液流型调节剂的组合物及其应用和含有该组合物的油基钻井液及提高油基钻井液切力的方法。
技术介绍
页岩气等非常规能源普遍采用大位移或长距离水平钻井技术以提高开采效率。而油基钻井液因为抑制性强、润滑性能突出、利于井壁稳定等优点，在大位移井和水平井钻探过程中得到了广泛应用。油基钻井液是以油作为连续相，盐水作为分散相，并通过添加乳化剂、有机土和亲油胶体等形成的钻井液体系。对于油基钻井液，有机土无法像膨润土在水基钻井液中形成体相结构，因此油基钻井液普遍存在悬浮稳定性差，在大位移段和水平段携岩携砂困难等问题。目前国内主要使用有机土和亲油胶体作为油基钻井液的增粘提切剂，以提高钻井液的动切力。但是由于提切效果差需要大量添加，容易导致油基钻井液高温稠化，体系流变性能难以调节。上述问题在高密度油基钻井液(包括柴油基和矿物油基钻井液)中更加突出。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的上述问题，本专利技术提供了一种组合物及其应用和含有该组合物的油基钻井液及提高油基钻井液动切力的方法，使用本专利技术的组合物作为油基钻井液用流型调节剂，能够在不显著增粘的情况下提高动切力，改善体系流变性能和固相悬浮稳定性，保障大位移井或长水平井的井眼清洁和井下安全。本专利技术的目的之一是提供一种组合物，该组合物含有两亲性嵌段共聚物、聚氨酯和酸性离子化合物中的至少两种，所述两亲性嵌段共聚物为具有下述式(1)、式(2)或式(3)所示的结构中的至少一种：Am-Bn(1)B’n’-A’m’-B”n”(2)A”m”-B”’n”’-A”’m”’(3)其中A、A’、A”和A”’各自表示亲水性重复单元，B、B’、B”和B”’各自表示疏水性重复单元；m、n、m’、n’、m”、n”、m”’、n”’为重复单元数，范围为5-250，优选10-200；所述酸性离子化合物含有两个或两个以上的酸根离子，且至少两个酸根离子分别位于所述酸性离子化合物的两端。本专利技术的目的之二是提供上述组合物在油基钻井液中的应用。本专利技术的目的之三是提供含有上述组合物的油基钻井液。本专利技术的目的之四是提供一种提高油基钻井液结构强度和切力的方法，该方法包括使用上述组合物作为油基钻井液的流型调节剂。本专利技术提供的组合物，通过使特定的两亲性(亲水性和亲油性)嵌段共聚物、聚氨酯和特定的酸性离子化合物中的至少两种进行配合，用作钻井液的流型调节剂时能够大大提高钻井液的动切力，从而降低有机土的用量，有效地解决了钻井液流变性和携沙能力的问题。含有本专利技术提供的组合物作为流型调节剂的钻井液，动塑比达到0.5左右，远远高于现有技术的0.25。本专利技术与传统油基钻井液增粘提切剂相比，能够在不显著增加钻井液粘度的情况下，提高结构强度和切力，改善其流变性能，可应用于柴油基和矿物油基钻井液。并且，本专利技术的流型调节剂可降低有机土的使用量，提高钻井液体系对低密度固相的容限。究其原因可能是因为本专利技术提供的流型调节剂在分子结构上具有多个亲水、亲油活性点，能够有效吸附并增强有机土与分散液滴间的连接程度，从而提高钻井液体系整体的结构力。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。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。在下文中，各个技术方案之间原则上可以相互组合而得到新的技术方案，这也应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种组合物，该组合物含有两亲性嵌段共聚物、聚氨酯和酸性离子化合物中的至少两种，所述两亲性嵌段共聚物为具有下述式(1)、式(2)或式(3)所示的结构中的至少一种：Am-Bn式(1)B’n’-A’m’-B”n”式(2)A”m”-B”’n”’-A”’m”’式(3)其中A、A’、A”和A”’各自表示亲水性重复单元，B、B’、B”和B”’各自表示疏水性重复单元；m、n、m’、n’、m”、n”、m”’、n”’为重复单元数，范围为10-250，优选10-200；所述酸性离子化合物含有两个或两个以上的酸根离子，且至少两个酸根离子分别位于所述酸性离子化合物的两端。本专利技术中，A、A’、A”、A”’、B、B’、B”和B”’各自表示聚合物的重复单元，多个相同的重复单元键连在一起形成的链段称为嵌段(block)。根据本专利技术提供的组合物，只要同时含有上述成分中的两种即可，可以为下述几种情况：(1)同时含有两亲性嵌段共聚物、聚氨酯和酸性离子化合物；此时，优选以组合物的总量为基准，所述两亲性嵌段共聚物的含量为5-25wt％，优选为10-20wt％，所述聚氨酯的含量为55-75wt％，优选为60-70wt％，酸性离子化合物的含量为10-25wt％，优选为10-20wt％。(2)同时含有两亲性嵌段共聚物和酸性离子化合物；此时，优选以组合物的总量为基准，所述两亲性嵌段共聚物的含量为10-50wt％，优选为20-40wt％，酸性离子化合物的含量为50-90wt％，优选为60-80wt％；(3)同时含有两亲性嵌段共聚物和聚氨酯；此时，优选以组合物的总量为基准，所述两亲性嵌段共聚物的含量为10-50wt％，优选为20-40wt％，聚氨酯的含量为50-90wt％，优选为60-80wt％；(4)同时含有聚氨酯和酸性离子化合物，此时，优选以组合物的总量为基准，所述聚氨酯的含量为55-95wt％，优选为60-90wt％，酸性离子化合物的含量为5-45wt％，优选为10-40wt％。组合物的总量为100wt％。在其他条件相同的情况下，效果方面(1)＞(2)＞(3)＞(4)。根据本专利技术提供的组合物，其中，所述两亲性嵌段共聚物含有多个上述亲水性基团和疏水性基团，优选地，相邻两个亲水性基团之间相隔0-5个碳原子。所述亲水基团例如可以为-COOH、OH、NH2、CONH2中的一种或多种。本专利技术中，所述烃基可以为各种仅含有C和H原子的基团，可以为直链、支链或环状烷基、芳基、烯基、炔基中的一种或多种，进一步优选烃基的碳原子数为2-20，更进一步优选为2-10，再进一步优选为2-5。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述两亲性嵌段共聚物中A、A’、A”和A”’各自为下述式(A-1)、式(A-2)和式(A-3)中的一种或多种；-CH2-CH2-O-式(A-3)其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立的为H、C1-C5的烷基；所述C1-C5的烷基例如为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基及C5烷基的其他异构形式。所述疏水性基团可以是原子数比较少(2-5个)的具有疏水性的基团如酯基，也可以是原子数比较多(大于5个)的具有疏水性的基团，例如包括上述原子比较少(2-5个)的具有疏水性的基团的疏水性物质失去一个或多个原子后且仍然具有疏水性的残基。优选地，所述两亲性嵌段共聚物中B为烃基、酯基或者包括所述酯基的烃基。所述烃基可以为各种仅含有C和H原子的基团，可以为直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，该组合物含有两亲性嵌段共聚物、聚氨酯和酸性离子化合物中的至少两种，所述两亲性嵌段共聚物为具有下述结构式(1)、(2)或(3)所示的结构中的至少一种：Am‑Bn  (1)B’n’‑A’m’‑B”n”  (2)A”m”‑B”’n”’‑A”’m”’  (3)其中A、A’、A”和A”’各自表示亲水性重复单元，B、B’、B”和B”’各自表示疏水性重复单元，m、n、m’、n’、m”、n”、m”’、n”’为重复单元数，在10‑200范围内；所述酸性离子化合物含有两个或两个以上的酸根离子，且至少两个酸根离子分别位于所述酸性离子化合物的两端。

【技术特征摘要】
2015.07.07 CN 20151039546181.一种组合物，该组合物含有两亲性嵌段共聚物、聚氨酯和酸性离子化合物中的至少两种，所述两亲性嵌段共聚物为具有下述结构式(1)、(2)或(3)所示的结构中的至少一种：Am-Bn(1)B’n’-A’m’-B”n”(2)A”m”-B”’n”’-A”’m”’(3)其中A、A’、A”和A”’各自表示亲水性重复单元，B、B’、B”和B”’各自表示疏水性重复单元，m、n、m’、n’、m”、n”、m”’、n”’为重复单元数，在10-200范围内；所述酸性离子化合物含有两个或两个以上的酸根离子，且至少两个酸根离子分别位于所述酸性离子化合物的两端。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，以组合物的总量为基准，所述两亲性嵌段共聚物的含量为10-50wt％，优选为20-40wt％，聚氨酯的含量为50-90wt％，优选为60-80wt％；或者所述两亲性嵌段共聚物的含量为10-50wt％，优选为20-40wt％，酸性离子化合物的含量为50-90wt％，优选为60-80wt％；或者所述聚氨酯的含量为55-95wt％，优选为60-90wt％，酸性离子化合物的含量为5-45wt％，优选为10-40wt％；或者所述两亲性嵌段共聚物的含量为5-25wt％，优选为10-20wt％，所述聚氨酯的含量为55-75wt％，优选为60-70wt％，酸性离子化合物的含量为10-25wt％，优选为10-20wt％。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述两亲性嵌段共聚物中A、A’、A”和A”’各自为下述式(A-1)、式(A-2)和式(A-3)中的一种或多种；-CH2-CH2-O-式(A-3)其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立的为H、C1-C5的烷基；B、B’、B”和B”’各自为下述式(B-1)、式(B-2)和式(B-3)中的一种或多种；其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10、R11、R12各自为H、C1-C10的烃基，且R9、R10、R11、R12中至少一个不为H，R8为C1-C10的烃基；优选地，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10、R11、R12各自为H、甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、丙烯基、苯基或甲苯基，且R9、R10、R11、R12中至少一个不为H，R8为甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、丙烯基、苯基或甲苯基；更优选地，R1、R2、R3、R4、R9、R10、R11、R12中任意一个为甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、丙烯基、苯基或甲苯基，其余各自为H或甲基，R5、R6、R7各自独立的为H、甲基或乙基，R8为甲基或乙基；m、n、m’、n’、m”、n”、m”’、n”’各自在为20-160范围内。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，所述两亲性嵌段共聚物中，A、A’、A”和A”’各自为丙烯酸结构单元、甲基丙烯酸结构单元、丙烯酰胺结构单元、甲基丙烯酰胺结构单元和环氧乙烷结构单元中的至少一种；B、B’、B”和B”’各自为乙烯结构单元、丙烯结构单元、丁烯结构单元、丁二烯结构单元、苯乙烯结构单元、丙烯酸酯结构单元、甲基丙烯酸酯结构单元中的至少一种；m、n、m’、n’、m”、n”、m”’、n”’各自在20-160范围内。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述两亲性嵌段共聚物为聚丙烯酰胺-聚苯乙烯两嵌段共聚物、聚乙二醇-聚苯乙烯两嵌段共聚物、聚甲基丙烯酰胺-聚苯乙烯两嵌段共聚物、聚乙二醇-聚丙烯酸甲酯两嵌段共聚物、聚乙二醇-聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段共聚物、聚乙二醇-聚丙烯酸乙酯两嵌段共聚物、聚乙二醇-聚甲基丙烯酸乙酯两嵌段共聚物、聚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：林永学，王显光，李舟军，韩秀贞，李胜，杨小华，李雄，甄剑武，赵素丽，
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石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11