油基钻井液的热稳定表面活性剂制造技术

提供了油基钻井液和制备所述油基钻井液的方法的实施例，其中所述油基钻井液包括：油相；水相；至少一种表面活性剂，其中至少一种表面活性剂包括羧酸，所述羧酸具有10个或更多个乙二醇重复单元；以及任选地，至少一种乳化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】油基钻井液的热稳定表面活性剂相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月15日提交的美国临时申请序列号62/545,803的权益，所述美国临时申请通过引用并入本文。
本公开的实施例总体上涉及表面活性剂，并且具体涉及将表面活性剂并入油基钻井液。
技术介绍
合成表面活性剂是重要的有机化合物，所述有机化合物被广泛制造并且具有许多应用。世界上每年合成表面活性剂的产量总计为720万吨。合成表面活性剂可以是具有去污力和冲刷特性的润湿剂。润湿剂可适应于与其它类型的表面活性剂组合并且可以抵抗硬水条件。非离子表面活性剂代表全球表面活性剂总产量的约40％，并且用于商业应用和家庭应用。非离子合成表面活性剂不会离子化，使其成为许多混合物和商业产品的适合成分。对新井筒进行钻探以进行烃类提取的钻井操作例如包含在钻井操作期间使钻井液(可替代地，称为钻探泥浆)通过井筒连续循环的常规实践。钻井液被泵送到钻井管道，到达井孔底部，钻井液然后在井孔底部向上流动穿过井筒壁与钻井管道之间的环形空间，并且最后从井筒流动，钻井液在所述井筒处回收，用于二次处理。具体地，在使钻井液向后穿过井筒再循环之前，对钻井液进行机械或化学处理以从钻井液中去除捕获的固体和钻屑。考虑到钻井液的循环性质以及其在钻井操作期间捕获固体和屑的功能，钻井液必须以相对较低的粘度自由流动，以促进泵送同时具有用于保留和运输屑和其它固体以及使加重材料悬浮的充足的物质，从而在静态和循环条件期间保持泥浆柱在井筒中具有均匀密度。如果钻井液的循环停止以防止固体在井筒底部积聚，则钻井液还必须具有足以使固体和屑悬浮的凝胶强度。积聚在井筒底部的固体将潜在地导致钻阻塞以及对钻井液的流动路径的物理堵塞。深井的钻探由于地质条件而复杂化，所述地质条件涉及高压和高温(HPHT)。行业定义的对HPHT条件的定义通常包含大于300华氏度(℉)(149摄氏度(℃))的井筒温度和大于10,000磅每平方英寸(psi)(68.9兆帕(MPa))的井筒压力。
技术实现思路
对钻井液和使钻井液在HPHT条件下是热稳定的并且在流变方面适用于井处理的流变改性剂存在持续的需求。合成表面活性剂在添加到油基钻井液中时可以增强流变特性，如“易碎凝胶”特性和剪切减薄行为。当去除应力时，钻井液应当胶凝化，从而支撑钻屑；在引发循环时应当容易变形；并且在高温和高压下应当稳定。因此，本公开的一些实施例包含油基钻井液，所述油基钻井液包括油相、水相、至少一种表面活性剂，其中至少一种表面活性剂包括羧酸表面活性剂，所述羧酸表面活性剂具有10个或更多个乙二醇重复单元；以及任选地，至少一种乳化剂。一个或多个实施例包含用于制备油基钻井液的方法，所述方法包括：将基础油、至少一种乳化剂和至少一种表面活性剂混合以形成第一混合物，所述表面活性剂包括聚乙二醇羧酸表面活性剂，所述聚乙二醇羧酸表面活性剂具有用于形成基础油混合物的10个或更多个乙二醇重复单元；任选地，将至少一种流变改性剂、增粘剂和碱度控制剂混合到基础油混合物，任选地，将至少一种流体损失控制添加剂混合到所述油基混合物；将盐水溶液混合到所述基础油中以形成第二混合物；以及将加重添加剂混合到所述第二混合物中，以形成高压高温油基钻井液。所描述的实施例的另外的特征和优点将在随后的具体实施方式中阐述，并且部分地对于本领域的技术人员来说将从所述实施方式中变得显而易见，或者通过实践所描述的实施例而被认识到，包含下面的具体实施方式和权利要求。附图说明图1是粘度的曲线图，所述粘度作为三种不同的钻井液在0℃和50℃下的剪切率的函数。钻井液为：钻井液A、钻井液B和如实例5中所述的对比钻井液C(参见下文)。图2是存储模量和损耗模量的曲线图，所述存储模量和损耗模量作为50℃下百分比应变的函数。钻井液为：钻井液A和如实例5中所述的对比钻井液C(参见下文)。图3是存储模量和损耗模量的曲线图，所述存储模量和损耗模量作为50℃下百分比应变的函数。钻井液为：钻井液B和如实例5中所述的对比钻井液C(参见下文)。图4是相角的曲线图，所述相角作为50℃下百分比应变的函数。钻井液为：钻井液A、钻井液B和如实例5中所述的对比钻井液C(参见下文)。具体实施方式现在将描述表面活性剂和钻井液的具体实施例。应当理解，本公开的表面活性剂和钻井液可以以不同的形式体现并且不应该被解释为限于本公开所阐述的具体实施例。相反，提供实施例使得本公开将是完全且完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达主题的范围。以下段落中列出了常见的缩写：R和x：如后面段落所定义的；Me：甲基；Et：乙基；Ph：苯基；Bn：苄基；i-Pr：异丙基；t-Bu：叔丁基；THF：四氢呋喃；Et2O：二乙醚；CH2Cl2或DCM：二氯甲烷；CCl4：四氯化碳；EtOH：乙醇；CH3CN：乙腈；THF：四氢呋喃；CDCl3：氘代氯仿；Me4Si或TMS：四甲基硅烷；NaOH：氢氧化钠；NaHCO3：碳酸氢钠；Na2SO4：硫酸钠；MgSO4：硫酸镁；HCl：盐酸；N2：氮气；PhMe：甲苯；GC：气相色谱法；LC：液相色谱法；NMR：核磁共振；HRMS：高分辨率质谱；mol：摩尔；mmol：毫摩尔；mL：毫升；μL：微升；M：摩尔浓度；min：分钟；h：小时；d：天；g：克；g/mol：克每摩尔；wt.％：重量百分比；nm：纳米；μm：微米；mm：毫米；s-1：每秒；ppm：百万分之。当用于描述某些含碳原子的化学基团时，形式为“(Cx-Cy)”的插入性表达意指化学基团的未经取代的形式具有x个碳原子到y个碳原子，包含x和y。例如，(C1-C40)烷基是处于未经取代的形式的具有1个到40个碳原子的烷基基团。在一些实施例和一般结构中，某些化学基团可以被如RS等一个或多个取代基取代。使用插入性“(Cx-Cy)”定义的化学基团的经RS取代的版本可以含有多于y个碳原子，这取决于任何基团RS的标识。例如，“用一个基团RS取代的其中RS是苯基(-C6H5)的(C1-C40)烷基”可以含有7个到46个碳原子。因此，当化学基团被一个或多个含碳原子的RS取代基取代时，通过将x和y分别与来自所有含碳原子的取代基RS的碳原子数量的组合总和相加来确定化学基团的碳原子的最小总数和最大总数。术语“-H”意指共价键合到另一个原子的氢原子或氢基团。“氢”和“-H”是可互换的，并且除非明确规定，否则意指相同的事物。术语“烷基”意指具有1个到500个碳原子的饱和直链或支链的经过取代的或未经取代的烃类基团。术语“(C1-C100)烷基”和“(C1-C40)烷基”意指具有1个到100个或1个到40个碳原子的未经取代的或经一个或多个RS取代的烷基。未经取代的(C1-C40)烷基的实例为：未经取代的(C1-C20)烷基；未经取代的(C1-C10)烷基；未经取代的(C1-C5)烷基；甲基；乙基；1-丙基；2-丙基(也称为异丙基和1-甲基乙基)；1-丁基；2-丁基；2-甲基丙基；1,1-二甲基乙基(也称为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油基钻井液，其包括：/n油相；/n水相；/n至少一种润湿剂，其中所述至少一种润湿剂包括聚乙二醇羧酸表面活性剂，所述聚乙二醇羧酸表面活性剂具有10个或多于10个乙二醇重复单元；以及/n任选地，至少一种乳化剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170815 US 62/545,8031.一种油基钻井液，其包括：
油相；
水相；
至少一种润湿剂，其中所述至少一种润湿剂包括聚乙二醇羧酸表面活性剂，所述聚乙二醇羧酸表面活性剂具有10个或多于10个乙二醇重复单元；以及
任选地，至少一种乳化剂。


2.根据权利要求1所述的油基钻井液，其中所述润湿剂包括根据式(V)的聚乙二醇羧酸表面活性剂：



其中：
R1b为-H、烷基、芳基、经烷基取代的芳基或经芳基取代的烷基；并且x为10到453的整数。


3.根据权利要求2所述的油基钻井液，其中x为21到200。


4.根据权利要求2或3所述的油基钻井液，其中R1b为选自以下的直链或支链(C1-C12)烷基：甲基、乙基、1-甲基乙基、丙基、丁基、1,1-二甲基乙基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基。


5.根据权利要求2到4中任一项所述的油基钻井液，其中R1b为基团-CH2COOH，并且所述润湿剂包括根据式(VI)的聚乙二醇羧酸表面活性剂：



其中x为21到200。


6.根据权利要求2到5中任一项所述的油基钻井液，其中x介于30与40之间。


7.根据前述权利要求中任一项所述的油基钻井液，其包括按所述油基钻井液的总重量计10重量％到20重量％的基础油。


8.根据前述权利要求中任一项所述的油基钻井液，其包括按所述油基钻井液的总重量计0.1重量％到2.0重量％的润湿剂。


9.根据前述权利要求中任一项所述的油基钻井液，其包括按所述油基钻井液的总重量计0.05重量％到5.0重...

【专利技术属性】
技术研发人员：木萨拉特·哈利玛·穆罕默德，休·克里斯托弗·格林威尔，安德鲁·怀廷，莫纳·艾尔巴塔尔，约翰·阿德里安·霍尔，加桑·塞尔曼·阿拉贝迪，迈克尔·海沃德·霍德，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，杜伦大学，MI钻井液英国有限公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA