一種陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑及其製備方法
2023-04-23 22:32:56 1
一種陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑及其製備方法，由乙烯基陽離子單體A、乙烯基醯胺化合物B按質量比10：1~10的比例混合後，加入相對分子質量調節劑，經自由基共聚而得到，其平均相對分子質量在1000~4000之間，本發明簡便可行，在微泡鑽井液中使用本發明所得表面活性劑，形成的泡沫穩定性好，抗壓縮能力強，能夠保證微泡鑽井液在井底高壓下具有較低的循環密度，有利於減少井下複雜。
【專利說明】一種陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑及其製備方法，具體涉及低壓 易漏地層鑽井過程中使用的微泡鑽井液用表面活性劑，屬於油田鑽井液用處理劑合成技術 領域。 技術背景
[0002] 目前，國內油田在低壓或欠平衡鑽井過程中，往往採用泡沫鑽井液來降低鑽井液 密度，保證鑽井施工安全。但普通泡沫粒徑大，嚴重影響泥漿泵的上水效率，並且需要配套 的注入氣體的設備，如壓縮機及生產和注入氣體的設備等，鑽井成本較高。針對這些問題， 美國M-I鑽井液公司和Acti-Systems公司共同研製出一種可以在近平衡條件下使用的可 循環微泡鑽井液。其具有密度低，可重複使用，不受MWD和鑽井液馬達等井下工具的影響， 現場不用添加注入氣體的設備，能有效防止低壓破碎、高滲透率砂巖及裂縫性漏失地層漏 失，保護油氣層，降低鑽井成本等優勢，國內一些油田也先後開展了相關研究。
[0003] 微泡鑽井液的配製主要是通過劇烈攪拌等方式，將空氣裹進鑽井液中，由於表面 活性劑的存在，顯著降低了氣-液之間的界面張力，最終形成了具有良好穩定性、直徑在 25?200 μ m之間的微泡。在ZL200910157353. 1中公開了一種微泡鑽井液，其表面活性劑 採用十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的混合物；在ZL200710113558. 0中公開了一種 抗高溫可循環微泡沫鑽井液或完井液，其表面活性劑採用脂肪醇甘油基醚磺酸鹽AGES、聚 合醇、椰子油醯胺磺基琥珀酸單酯鈉鹽F873。這兩種微泡鑽井液採用的都是陰離子型表面 活性劑復配或陰離子型/非離子型表面活性劑復配，但陰離子型表面活性劑對pH值敏感、 抗鹽、鈣能力弱，而非離子型表面活性劑發泡性能稍差，並且所用的表面活性劑是線性結 構，相對分子質量較小，對微泡中空氣核密封性差，微泡的抗壓縮能力不足，在井底高壓條 件下，空氣從泡沫中擴散出來，造成鑽井液井底密度顯著升高，影響鑽井施工安全。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於提供一種陽離子型微泡鑽井液用聚合物表面活性劑，抗鹽、鈣 能力強，發泡性能較好，並且對微泡中空氣核具有良好的密封作用，微泡抗壓縮能力強，保 證微泡鑽井液在井底高壓下具有較低的循環密度，減少井下複雜。
[0005] 本發明通過以下技術方案加以實現：
[0006] -種陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑，含有以下結構通式：
[0007]
【權利要求】
1. 一種陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑，其特徵在於：含有以下結構通式： 其中R=H、CH3、CH2CH3 或（CH2)3CH3;n=
8、11、13、15 或 17;x:y物質的量比為（2 ? 5) : (0. 5?15)之間的一個比值，其平均相對分子質量在1000?4000之間。
2. -種陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑的製備方法，其特徵是：包括以下步驟： (1) 將10質量份乙烯基陽離子單體A溶解於清水待用； (2) 將1?10質量份乙烯基醯胺化合物B溶解於清水待用； (3) 將佔步驟（1)和步驟（2)所述的乙烯基陽離子單體A和乙烯基醯胺化合物B總質 量0. 2 %?2 %的過硫酸銨溶解於清水待用； (4) 將佔步驟（1)和步驟（2)所述的乙烯基陽離子單體A和乙烯基醯胺化合物B總質 量0.03%?0.5%的相對分子質量調節劑溶解於清水後與步驟（1)和步驟（2)所得的溶液 一起加入反應容器中，升溫至40°C?60°C; (5) 將步驟（3)所得的過硫酸銨溶液加入步驟（4)的反應容器中，將反應體系升溫至 90°C?KKTC反應Ih?2h，得到固相含量10%?50%的陽離子型微泡鑽井液用表面活性 劑。
3. 根據權利要求2所述的陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑的製備方法，其特徵是： 所述乙烯基陽離子單體A是壬基二甲基烯丙基氯化銨、十二烷基二甲基烯丙基氯化銨、 十四烷基二甲基烯丙基氯化銨、十六烷基二甲基烯丙基氯化銨、十八烷基二甲基烯丙基氯 化銨中的一種或兩種。
4. 根據權利要求2所述的陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑的製備方法，其特徵是： 所述乙烯基醯胺化合物B是丙烯醯胺、N，N-二甲基丙烯醯胺、N，N-二乙基丙烯醯胺、N，N-二 丁基丙烯醯胺中的一種或兩種。
5. 根據權利要求2所述的陽離子型微泡鑽井液用表面活性劑的製備方法，其特徵是： 所述相對分子質量調節劑是對苯二酚、巰基乙酸、異丙醇、硫酸銅、氯化鐵、十二烷基硫醇或 亞磷酸鈉的其中之一。
【文檔編號】C09K8/584GK104312563SQ201410419616
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】謝建宇, 周亞賢, 宋雅靜, 盧國林, 劉光成, 呂躍濱 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化中原石油工程有限公司鑽井工程技術研究院