一种抗高温高密度生物质合成基钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗高温高密度生物质合成基钻井液，属于石油天然气环保型合成基钻井液技术领域。本发明专利技术提供的抗高温高密度生物质合成基钻井液包括：生物质醇醚基液，所述生物质醇醚具有式I结构；CaCl2水溶液；有机土；抗高温乳化剂，所述抗高温乳化剂具有式II结构；润湿剂；提切剂，所述提切剂具有式III结构；降滤失剂；CaO；重晶石。本发明专利技术采用特定结构的生物质醇醚、抗高温乳化剂和提切剂，在上述钻井液中各种成分的综合作用下，使本发明专利技术提供的抗高温高密度生物质合成基钻井液所用原料绿色环保、生物降解性好、粘温特性优良。

【技术实现步骤摘要】
一种抗高温高密度生物质合成基钻井液及其制备方法
本专利技术涉及钻井液
，特别是一种抗高温高密度生物质合成基钻井液及其制备方法。
技术介绍
随着钻遇深井超深井、水平井、大斜度定向井的数量越来越多，钻遇强水敏地层的几率越来越高，合成基钻井液因具备优良的润滑、抑制等性能得到广泛应用。然而，目前用于制备抗高温高密度的合成基钻井液的基液主要是矿物油、线性α烯烃、线性石蜡等化工产品，存在一定的环境毒性，生物降解性能差等缺陷，在一些环境敏感区域的应用已经受到限制。加之，深井和超深井的地层压力系数高，地层温度高，体系的粘度和切力受温度影响很大，温度略高，则体系的粘度和切力降低明显，不利于钻屑的悬浮携带。以上对现有的抗高温高密度合成基钻井液的环保性能和应用性能提出了双重挑战。申请号为201110292911.2，公开日为2012年4月25日的中国专利文献公开了一种抗高温高密度合成基钻井液，所用的基液为柠檬烯、双戊烯、乙二醇单丁醚、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、白油和二甲基硅油混合物，上述公开的合成基钻井液虽然在性能上满足了不同复杂井的钻探需求，但是从环境可接受程度方面分析，由于使用的基液均为烷烃类化合物，生物降解难度大，后续使用后产生的钻屑因为含有烃/水混合物被列为《国家危险废物名录》(危废名录号为HW-08)，这表明，传统的合成基钻井液环境可接受程度低。随着国家环保要求的日益严格，发展环保型合成基钻井液，已经成为钻井液研究和应用的主要方向。因此，研发一种高密度下流变性好、悬浮携带能力强、热稳定性高同时又绿色环保、可生物降解的生物质合成基钻井液，成为本领域研发的热点。专利技术内容有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高密度下流变性好、悬浮携带能力强、热稳定性高又兼备绿色环保、可生物降解性的抗高温高密度生物质合成基钻井液及其制备方法。本专利技术是通过采用下述技术方案实现的：本专利技术提供了一种抗高温高密度生物质合成基钻井液，包括：生物质醇醚基液；CaCl2水溶液；有机土；抗高温乳化剂；润湿剂；提切剂；降滤失剂；CaO；重晶石。在本专利技术中，所述生物质醇醚具有式I结构：式I中，n＝15或17；R选自戊基或己基。在本专利技术中，所述生物质醇醚优选为十六醇戊醚、十六醇己醚、十八醇戊醚或十八醇己醚。在本专利技术中，生物质醇醚基醚是一类绿色无毒的物质，其本身以及分解后的产物对人体和环境无刺激作用，具备良好的生态安全性。同时，生物质醇醚基醚具有优良的环保特性、安全性能好、生物易降解，并且其性能可满足抗高温高密度生物质合成基钻井液的配制要求。在本专利技术中，所述生物质醇醚的制备方法为：在催化剂作用下，将生物质醇、烷基试剂和碱进行反应，得到生物质醇醚。在本专利技术中，所述催化剂优选为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸或聚乙二醇，更优选为聚乙二醇-600；在本专利技术中，所述生物质醇为十六醇或十八醇；在本专利技术中，所述烷基试剂优选为氯代正戊烷或氯代正己烷；在本专利技术中，所述碱优选为氢氧化钠或氢氧化钾。在本专利技术中，所述生物质醇、烷基试剂、碱和催化剂的摩尔比优选为6：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(0.02～0.2)，更优选为6：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)：(0.08～0.15)，最优选为6：1：1：(0.1～0.12)。在本专利技术中，所述反应优选在密闭的条件下进行，所述反应优选在搅拌的条件下进行，所述反应的温度优选为90℃～150℃，更优选为100～140℃，最优选为110～130℃；所述反应过程中的搅拌速度优选为300rpm～500rpm，更优选为350～450rpm，最优选为380～420rpm；所述反应的时间优选为18h～24h，更优选为20～22h。在本专利技术中，所述生物质醇醚基液的润滑系数优选为0.07～0.10，更优选为0.08～0.09；所述生物质醇醚在40℃下的运动粘度优选为2.33mm2/s～2.96mm2/s，更优选为2.5mm2/s～2.7mm2/s。在本专利技术中，所述生物质醇醚外观呈无色透明液体或淡黄色透明液体，结构中没有不饱和键(酯键和碳碳双键)，因此具有较高的抗温性和水解稳定性。在本专利技术中，所述CaCl2溶液的质量浓度优选为20％～40％，更优选为25～35％，最优选为30％。在本专利技术中，所述有机土优选为钠膨润土经过烷基季铵盐改性制备得到，烷基季铵盐为长链烷基季铵盐，碳原子的个数优选为12～30，更优选为18～25，最优选为20～22。在本专利技术中，所述有机土优选为钻井液用有机土HFGEL-120，可由浙江丰虹新材料股份有限公司购买得到。在本专利技术中，所述抗高温乳化剂具有式II结构：式II中，R1为：—HN—(CH2)x—COO—，x为2～16；R2为：CH3(CH2)a1—NH—，a1为8～18；R3为：CH3(CH2)a2—COO—，a2为10～18；R4为：COOH—(CH2)c—COOH，c为2～10；R5为：CH3(CH2)d—的脂肪链，d为2～10。在本专利技术中，所采用的抗高温乳化剂，能维持整个钻井液体系的高温乳化稳定性，并保持较好的高温流变性能。在本专利技术中，所述抗高温乳化剂的制备方法优选为：将含胺基羧酸、二元酸、脂肪胺和脂肪酸进行共聚反应，得到抗高温乳化剂；所述含胺基羧酸的通式为：H2N—(CH2)x—COOH，x为2～16；所述脂肪胺的通式为：CH3(CH2)a1—NH2，a1为8～18；所述二元酸的通式为：COOH—(CH2)c—COOH，c为2～10；所述脂肪酸的通式为：CH3(CH2)a2—COOH，a2为10～18。在本专利技术中，所述含胺基羧酸、二元酸、脂肪胺和脂肪酸的摩尔比优选为1：(1～3)：(0.5～1.5)：(4～6)，更优选为1：(1.5～2.5)：(0.8～1.2)：(4.5～5.5)，最优选为1:2:1:5。在本专利技术中，所述共聚反应的温度优选为150℃～180℃，更优选为160～170℃。在本专利技术中，优选进行多次共聚反应，更优选为4～6次，最优选为5次共聚反应；在本专利技术中，每次共聚反应的时间优选为3～5h，更优选为4h。在本专利技术中，所述抗高温乳化剂优选为油基钻井液用抗高温乳化剂REMUL，可由中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院提供。在本专利技术中，所述润湿剂优选由油脂加工废料经过提纯和胺化制备得到，更优选为生物降解型润湿剂FB-MOWET，可由河南省富邦科技有限公司购买获得。在本专利技术中，所采用的润湿剂能使体系中固相颗粒表面由亲水性转变为亲油性。在本专利技术中，所述提切剂具有式III结构：式III中，n为聚合度，n为10～150，优选为20～130，更优选为50～100，最优选为70～80；m为4～10，优选为4，5，6，7，8，9或10；R4为CH3(CH2)a3—，a3为10～16，优选为10，11，12，13，14，15或16。在本专利技术中，所采用的提切剂，能维持整个钻井液体系的在高温高密度条件下的悬浮稳定性，提高携砂能力。在本专利技术中，所述提切剂的制备方法优选为：将苯乙烯乙烯基羧酸共聚物、二元胺、含羟基脂肪酸进行聚合反应，得到提切剂；所述苯乙烯乙烯基羧酸共聚物的通式为：n为10～150；所述二元胺的通式为：m为4～10；所述含羟基脂肪酸的通式为：R4为CH3(CH2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗高温高密度生物质合成基钻井液，包括：生物质醇醚基液，所述生物质醇醚具有式I结构：

【技术特征摘要】
1.一种抗高温高密度生物质合成基钻井液，包括：生物质醇醚基液，所述生物质醇醚具有式I结构：式I中，n＝15或17；R选自戊基或己基；CaCl2水溶液；有机土；抗高温乳化剂，所述抗高温乳化剂具有式II结构：式II中，R1为：—HN—(CH2)x—COO—，x为2～16；R2为：CH3(CH2)a1—NH—，a1为8～18；R3为：CH3(CH2)a2—COO—，a2为10～18；R4为：COOH—(CH2)c—COOH，c为2～10；R5为：CH3(CH2)d—的脂肪链，d为2～10；润湿剂；提切剂，所述提切剂具有式III结构：式III中，n为聚合度，n为10～150；m为4～10；R4为CH3(CH2)a3—，a3为10～16；降滤失剂；CaO；重晶石。2.根据权利要求1所述的抗高温高密度生物质合成基钻井液，其特征在于，所述生物质醇醚基液和CaCl2水溶液的体积比为(60～90)：(10～40)；所述CaCl2水溶液的质量浓度为20～40％。3.根据权利要求1所述的抗高温高密度生物质合成基钻井液，其特征在于，以生物质醇醚基液和CaCl2水溶液形成的混合液的总体积计，有机土在混合液中的质量体积比为3～6g/mL；抗高温乳化剂在混合液中的质量体积比为4～8g/mL；润湿剂在混合液中的质量体积比为1～5g/mL；提切剂在混合液中的质量体积比为1～3g/mL；降滤失剂在混合液中的质量体积比为3～5g/mL；CaO在混合液中的质量体积比为2～3g/mL；重晶石在混合液中的质量体积比为340～820g/mL。4.根据权利要求1所述的抗高温高密度生物质合成基钻井液，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明华，单海霞，郭金爱，黄桂春，孙举，王中华，
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