一种钻井液用表面活性剂、其制备方法及钻井液技术

本发明专利技术提供了一种钻井液用表面活性剂及其制备方法，该方法将烷基酰卤化合物与氨基化合物在碱性条件下进行反应，得到钻井液用表面活性剂；所述钻井液用表面活性剂具有式I结构；式I中，R1选自通式为CnH2n+1的直链烷基或通式为CmH2m‑1的直链烷基，n为10～22的整数，m为20～22的整数；R2为甲基或乙基；R3为‑(CH2)t‑，t为1～3的整数；Z为‑COONa、‑COOK、‑SO3Na或‑SO3K。本发明专利技术提供了一种钻井液，包括发泡剂，其为上述表面活性剂。上述表面活性剂对微泡中空气核具有良好的密封作用，微泡的稳定性和抗压缩能力强，能保证微泡钻井液在井底高压下具有较低的循环密度，减少井下复杂。

The surface active agent, its preparation method and drilling fluid for drilling fluid

The invention provides the use of surfactant and preparation for drilling fluid preparation method, the method of alkyl halide compound and amino compound are reacted under alkaline conditions, obtained by surfactant liquid drilling; surfactant with I type structure of the drilling fluid; type I, R1 is selected from the general formula CnH2n+1 the straight chain alkyl or formula CmH2m 1 straight chain alkyl, n is an integer from 10 to 22, M is an integer from 20 to 22; R2 is methyl or ethyl; R3 (CH2) t, T 1 ~ 3 Z integer; COONa, COOK, SO3Na or SO3K. The present invention provides a drilling fluid, including a blowing agent, which is the surfactant. The surfactant has good sealing effects of microbubbles in the air core, microbubble stability and anti compression ability, can guarantee the micro bubble drilling fluid has low circulating density in the bottom pressure, reduce underground complex.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用表面活性剂、其制备方法及钻井液
本专利技术涉及油田化学助剂
，尤其涉及一种钻井液用表面活性剂、其制备方法及钻井液。
技术介绍
国内油田在低压或欠(或近)平衡钻井过程中，往往采用泡沫钻井液来降低密度，保证钻井施工安全。但是，普通泡沫粒径大，严重影响泥浆泵的上水效率，并且需要配套的注入气体的设备如压缩机，以及生产和注入气体的设备等，钻井成本较高。针对这些问题，国内一些油田先后开展了在近平衡条件下使用的可循环微泡钻井液的相关研究。微泡钻井液具有密度低，现场不用添加注入气体的设备，能有效防止低压破碎、高渗透率砂岩及裂缝性漏失地层漏失，保护油气层，降低钻井成本等优势。目前，现有技术公开了多种微泡钻井液，而微泡钻井液的核心在于用于形成微泡的表面活性剂。比如，申请号为200910157353.1的中国专利文献公开了一种微泡钻井液，其包括3～5克的复合发泡剂，所述复合发泡剂由十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比7:3组成。申请号为200710113558.0的中国专利文献公开了一种抗高温可循环微泡沫钻井液或完井液，其包括2～5重量份的高温发泡剂，所述高温发泡剂采用脂肪醇甘油基醚磺酸盐AGES、聚合醇、椰子油酰胺磺基琥珀酸单酯钠盐F873＝6～10:2～5:6～10比例的组合物；并且还包括1～2.5重量份的高温泡沫稳定剂。上述两种微泡钻井液中，发泡剂采用的都是常用表面活性剂的组合，这样对微泡中空气核密封性差，微泡的稳定性和抗压缩能力不足，在井底高压条件下，空气会从泡沫中扩散出来，从而造成钻井液井底密度显著升高，影响钻井施工安全。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种钻井液用表面活性剂、其制备方法及钻井液，本专利技术提供的表面活性剂对钻井液微泡中空气核具有良好的密封作用，微泡的稳定性和微泡抗压缩能力强，能保证微泡钻井液在井底高压下具有较低的循环密度，减少井下复杂情况。本专利技术提供一种钻井液用表面活性剂，具有式I结构通式：式I中，R1选自通式为CnH2n+1的直链烷基或通式为CmH2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；R2为甲基或乙基；R3为-(CH2)t-，t选自1～3之间的整数；Z为-COONa、-COOK、-SO3Na或-SO3K。优选地，n为11、13、15、17、19或21；m为21。本专利技术提供一种钻井液用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：将烷基酰卤化合物与氨基化合物在碱性条件下进行反应，得到钻井液用表面活性剂；所述烷基酰卤化合物具有式II结构：所述氨基化合物具有式III结构：R2-NH-R3-Z式III；所述钻井液用表面活性剂具有式I结构：其中，R1选自通式为CnH2n+1的直链烷基或通式为CmH2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；X为卤素；R2为甲基或乙基；R3为-(CH2)t-，t选自1～3之间的整数；Z为-COONa、-COOK、-SO3Na或-SO3K。优选地，所述烷基酰卤化合物选自十二烷酰氯，十四烷酰氯、十六烷酰氯、十八烷酰氯、二十烷酰氯、二十二烷酰氯、油酰氯和芥酸酰氯中的任意一种。优选地，将烷基酰卤化合物和碱性水溶液同时加入氨基化合物水溶液中，进行反应，得到钻井液用表面活性剂；所述碱性水溶液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠与烷基酰卤化合物的摩尔比为0.9～1.1:1。优选地，所述加入的方式为滴加；控制滴加的时间为0.5h～5h，滴加结束后再搅拌0.3h～0.6h，得到钻井液用表面活性剂。本专利技术提供一种钻井液，包括发泡剂，所述发泡剂具有式I结构通式：式I中，R1选自通式为CnH2n+1的直链烷基或通式为CmH2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；R2为甲基或乙基；R3为-(CH2)t-，t选自1～3之间的整数；Z为-COONa、-COOK、-SO3Na或-SO3K。优选地，n为11、13、15、17、19或21；m为21。优选地，所述发泡剂的加量为0.8～1.5wt％。优选地，所述钻井液包括：3～5wt％膨润土浆、0.8～1.5wt％发泡剂、0.1～1wt％黄原胶、0.5～2wt％羧甲基纤维素钠和1～3wt％氯化钾。与现有技术相比，本专利技术提供的表面活性剂具有式I结构通式，其发泡性能好；用于钻井液时，形成的泡沫具有更好的稳定性和抗压缩能力，对钻井液微泡中空气核具有良好的密封作用，能保证微泡钻井液在井底高压下具有较低的循环密度，减少井下复杂情况。另外，本专利技术所述表面活性剂的制备方法简便可行。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种钻井液用表面活性剂，具有式I结构通式：式I中，R1选自通式为CnH2n+1的直链烷基或通式为CmH2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；R2为甲基或乙基；R3为-(CH2)t-，t选自1～3之间的整数；Z为-COONa、-COOK、-SO3Na或-SO3K。本专利技术提供的表面活性剂具有较好的发泡性能，可用于钻井液中。该钻井液用表面活性剂对微泡中空气核具有良好的密封作用，微泡的稳定性和微泡抗压缩能力强，能保证微泡钻井液在井底高压下具有较低的循环密度，减少井下复杂情况。在本专利技术中，所述表面活性剂具有式I结构通式。式I中，R1可以为通式为CnH2n+1的直链烷基；n选自10～22之间的整数，优选自11～21之间的整数。在本专利技术的实施例中，n可为11、13、15、17、19或21，即R1可为C11H23、C13H27、C15H31、C17H33、C17H35、C19H39或C21H43这样的直链烷基。或者，R1可以为通式为CmH2m-1的直链烷基；m选自20～22之间的整数，优选为21。在本专利技术的一些实施例中，R1可为C21H41直链烷基。本专利技术式I中，R2为甲基(-CH3)或乙基(-CH2CH3)。R3为-(CH2)t-，t选自1～3之间的整数，即式I中的R3为-CH2-、-(CH2)2-或-(CH2)3-。Z为-COONa、-COOK、-SO3Na或-SO3K，优选为-COONa或-SO3Na。具体的，本专利技术实施例中钻井液用表面活性剂具有式I-1、式I-2、式I-3或式I-4结构：相应地，本专利技术提供了一种钻井液用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：将烷基酰卤化合物与氨基化合物在碱性条件下进行反应，得到钻井液用表面活性剂；所述烷基酰卤化合物具有式II结构：所述氨基化合物具有式III结构：R2-NH-R3-Z式III；所述钻井液用表面活性剂具有式I结构：其中，R1选自通式为CnH2n+1的直链烷基或通式为CmH2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；X为卤素；R2为甲基或乙基；R3为-(CH2)t-，t选自1～3之间的整数；Z为-COONa、-COOK、-SO3Na或-SO3K。本专利技术以烷基酰卤化合物和氨基化合物为原料，其中，所述烷基酰卤化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液用表面活性剂，具有式I结构通式：

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用表面活性剂，具有式I结构通式：式I中，R1选自通式为CnH2n+1的直链烷基或通式为CmH2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；R2为甲基或乙基；R3为-(CH2)t-，t选自1～3之间的整数；Z为-COONa、-COOK、-SO3Na或-SO3K。2.根据权利要求1所述的钻井液用表面活性剂，其特征在于，n为11、13、15、17、19或21；m为21。3.一种钻井液用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：将烷基酰卤化合物与氨基化合物在碱性条件下进行反应，得到钻井液用表面活性剂；所述烷基酰卤化合物具有式II结构：所述氨基化合物具有式III结构：R2-NH-R3-Z式III；所述钻井液用表面活性剂具有式I结构通式：其中，R1选自通式为CnH2n+1的直链烷基或通式为CmH2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；X为卤素；R2为甲基或乙基；R3为-(CH2)t-，t选自1～3之间的整数；Z为-COONa、-COOK、-SO3Na或-SO3K。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烷基酰卤化合物选自十二烷酰氯，十四烷酰氯、十六烷酰氯、十八烷酰氯、二十烷酰氯、二十二烷酰氯、油酰氯和芥酸酰氯中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢建宇，郭金爱，刘光成，卢国林，吕跃滨，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11