适用于钻井液的提速剂和水基钻井液及其应用制造技术

本发明专利技术涉及石油工业的钻井领域，具体涉及适用于钻井液的提速剂和水基钻井液及其应用。该提速剂含有：磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚；其中，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：1‑10：0.5‑10：1‑10：1‑10。本发明专利技术提供的提速剂能够润滑钻头和钻具，并阻止钻屑相互聚集，减少摩擦，提高机械钻速。

Speed raising agent and water based drilling fluid for drilling fluid and its application

The invention relates to the field of drilling in the oil industry, in particular to the speed raising agent and water based drilling fluid suitable for drilling fluid and its application. The speed agent containing sulfonated poly glycerin fatty acid ester, long chain fatty alcohol polyoxyethylene ether, ether carboxylate, glycidyl ether and alkyl phenol polyoxyethylene ether; wherein, the sulfonated polyglycerol fatty acid ester, long chain fatty alcohol polyoxyethylene ether, ether carboxylate, glycerol ether and water reducing alkyl phenol polyoxyethylene ether the weight ratio of 100:1 to 10:0.5 10:1 10:1 10. The speed raising agent provided by the invention can lubricate the drill and drill tools, prevent the drills from gathering each other, reduce friction and increase the speed of mechanical drilling.

【技术实现步骤摘要】
适用于钻井液的提速剂和水基钻井液及其应用
本专利技术涉及石油工业的钻井领域，具体涉及适用于钻井液的提速剂和水基钻井液及其应用。
技术介绍
随着石油勘探开发的进行，石油开采的难度也越来越大。与之相反的是，国民经济的迅速发展需要大量的石油，加快石油的开发速度已经刻不容缓。目前，钻井工程是石油工程中资金与技术的密集区，早期的油田开发中，钻井工程的成本占整个石油工程的总成本的50％左右，现代油田开发中，由于钻井技术的创新进步，钻井工程的费用降低至30％左右。因此，钻井速度的加快对石油的勘探开发以及最终的效益都有着密不可分的关系。目前，石油勘探开发向复杂油气藏转移，地下地质情况日益复杂，特别是页岩气的发现与开采，更是对钻井工程提出了很高的要求。现代钻井工程所面临的技术问题也越来越严峻。大多油田存在着钻井速度低，井下事故频发的现状。国内外采用很多新技术和新方法来提高机械钻速，并取得了一定的成功。CN10301117B公开了一种油田钻井提速剂，所述提速剂由如下组分组成：乙二醇：5～10％；磷酸三丁酯：5～10％；太古油：5～15％；脂肪醇聚氧乙烯醚：5～10％；所述脂肪醇聚氧乙烯醚的聚氧乙烯数为4或5；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为碳原子数为8～10的烷基醇聚氧乙烯醚；聚甘油：10～20％；所述聚甘油的聚合度为4、6或10；和余量的水。该专利所得的提速剂具有良好的环境友好性，也有一定的润滑和降粘效果，但是并不能高效地提高机械钻速。在钻井工程中，钻井液被誉为“钻井工程的血液”。钻井液性能的好坏直接影响到钻井工程的快慢。因而优良性能的钻井液对提高机械钻速，防止钻井复杂事故有着举足轻重的作用。而目前广泛所使用的水基钻井液不能满足提高机械钻速的要求，对井壁稳定也存在着问题，而油基钻井液存在着环保和成本问题。因此，研制能够提高机械钻速并且节约成本的水基钻井液迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够提高机械钻速的适用于钻井液的提速剂和水基钻井液及其应用。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种适用于钻井液的提速剂，该提速剂含有：磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚；其中，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：1-10：0.5-10：1-10：1-10。本专利技术第二方面提供含有上述提速剂的水基钻井液。本专利技术第三方面提供上述水基钻井液在油气开采中的应用。本专利技术提供的提速剂能够获得以下效果：1)钻井液提速剂能够渗入并润滑钻屑的薄鳞片间剪切面，减弱薄鳞片间的键结，缩小钻屑的尺寸，以利于钻屑脱落；2)阻止钻屑相互聚集；3)在钻头、BHA(即井底钻具组合)等金属表面形成一层憎水性薄膜，起到润滑钻头和钻具的效果，并防止亲水性的钻屑黏附于钻头、BHA上发生泥包；4)控制黏土膨胀及孔隙压力的传递，以保持井壁稳定性。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适用于钻井液的提速剂，该提速剂含有：磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚；其中，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：1-10：0.5-10：1-10：1-10。根据本专利技术，优选情况下，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：2-8：1-8：2-8：2-8。更优选地，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：2-5：1-4：2-5：2-5。采用本专利技术优选的配比范围，能够获得性能更为优良的提速剂。根据本专利技术，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯中，所述的长链脂肪酸优选为C10-C18的单有机酸，更优选为硬酯酸、蓖麻油酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸和亚油酸中的一种或多种。其中，单有机酸是指具有一个羧基的有机酸。更优选地，所述的长链脂肪酸为硬酯酸、蓖麻油酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸和亚油酸中的两种或多种，更优选为硬酯酸、蓖麻油酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸和亚油酸中的三种或多种。根据本专利技术，磺化的聚甘油长链脂肪酸酯是指将聚甘油长链脂肪酸酯进行磺化以使得聚甘油长链脂肪酸酯带上磺酸基的化合物。其中，优选地，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯由以下方法制得，该方法包括：(1)在碱性化合物存在下，将丙三醇进行脱水缩合反应；(2)在碱性化合物存在下，将所述脱水缩合反应的产物与长链脂肪酸进行酯化反应；(3)在磺化剂存在下，将所述酯化反应的产物进行磺化反应；所述磺化反应的产物即为所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯。其中，优选地，所述丙三醇、长链脂肪酸和以SO3计的磺化剂的摩尔比为1：0.5-1.2：1-1.5，更优选为1：0.8-1.2：1-1.3。所述碱性化合物例如可以为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾等中的一种或多种，只要其可以促进所述脱水缩合和酯化反应的进行即可。其中，步骤(1)中，碱性化合物的用量可以在较宽范围内变动，优选地，丙三醇和该碱性化合物的用量的摩尔比为1：0.01-0.05。其中，步骤(2)中，在步骤(1)反应的基础上进行反应，为此该碱性化合物需重新加入，该碱性化合物的用量可以在较宽范围内变动，优选地，所述长链脂肪酸和该碱性化合物的用量的摩尔比为1：0.01-0.05。根据本专利技术，优选情况下，步骤(1)中，所述脱水缩合反应的条件包括：温度为200-240℃，时间为3-6h。更优选为，所述脱水缩合反应的条件包括：温度为220-240℃，时间为4-6h。通过上述步骤(1)，可以获得聚合度为5-8的聚甘油。根据本专利技术，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯的制备方法的步骤(2)中，将步骤(1)所得的聚甘油与长链脂肪酸进行反应，以使得聚甘油上的羟基与长链脂肪酸的羧基发生酯化反应，得到接上长链脂肪酸的酯化改性的聚甘油。该步骤(2)可认为长链脂肪酸基本都发生了反应。其中，优选情况下，步骤(2)中，所述酯化反应的条件包括：温度为70-100℃，时间为2-6h。更优选地，所述酯化反应的条件包括：温度为75-90℃，时间为3-5h。通过该酯化反应，可以理解为聚甘油的侧羟基和端羟基基本都接上了长链脂肪酸酯化后的链。根据本专利技术，步骤(3)中，将所述酯化反应的产物与磺化剂进行磺化反应，使得酯化改性后的聚甘油再形成有磺酸基。所述磺化剂可以为本领域常规的各种磺化剂，本专利技术对此并无特别的限定，例如为三氧化硫、发烟硫酸等中的一种或多种。根据本专利技术，优选情况下，步骤(3)中，所述磺化反应的条件包括：温度为70-100℃，时间为2-6h。更优选地，所述磺化反应的条件包括：温度为75-90℃，时间为3-5h。所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯优选为上述方法直接制得的未经过任何纯化的产物。根据本专利技术，所述脂肪醇聚氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于钻井液的提速剂，其特征在于，该提速剂含有：磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚；其中，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：1‑10：0.5‑10：1‑10：1‑10。

【技术特征摘要】
1.一种适用于钻井液的提速剂，其特征在于，该提速剂含有：磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚；其中，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：1-10：0.5-10：1-10：1-10。2.根据权利要求1所述的提速剂，其中，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：2-8：1-8：2-8：2-8；优选地，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚羧酸盐、缩水甘油醚和烷基苯酚聚氧乙烯醚的重量比为100：2-5：1-4：2-5：2-5。3.根据权利要求1或2所述的提速剂，其中，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯中，所述的长链脂肪酸为C10-C18的单有机酸，优选为硬酯酸、蓖麻油酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸和亚油酸中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的提速剂，其中，所述磺化的聚甘油长链脂肪酸酯由以下方法制得，该方法包括：(1)在碱性化合物存在下，将丙三醇进行脱水缩合反应；(2)在碱性化合物存在下，将所述脱水缩合反应的产物与长链脂肪酸进行酯化反应；(3)在磺化剂存在下，将所述酯化反应的产物进行磺化反应；所述磺化反应的产物即为所述磺化的聚甘油长链脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋官澄，高德利，张朔，王勇，伍贤柱，韩烈祥，王香增，彭春耀，贺垠博，刘凡，左洪国，张永青，杨丽丽，李中，李炎军，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11