一種低乳化劑添加的油基鑽井液的製作方法

2023-05-24 06:28:11

本發明涉及鑽井液
技術領域：
，尤其涉及一種低乳化劑添加的油基鑽井液。
背景技術：
：鑽井液是指在油氣鑽井過程中以其多種功能滿足鑽井工作需要的各種循環流體的總稱，其主要是具有攜帶和懸浮巖屑、穩定井壁、平衡地層壓力、冷卻和潤滑鑽具、傳遞水動力以及保護油氣層等作用，是鑽井工程技術的重要組成部分。油基鑽井液是相對於水基鑽井液而言的一種以油作為連續相的鑽井液。油基鑽井液與水基鑽井液相比，具有能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利於井壁穩定、潤滑性好和對油氣層傷害小等很多優點。然而，傳統的油基鑽井液主要由基油、主乳化劑、輔乳化劑、潤溼劑、提切劑、有機土、石灰、降濾失劑、水相和加重材料等組成。為了保證油基鑽井液的基本性能，一般需要添加大量的且種類繁多的乳化劑，一般情況下均需要將主乳化劑和輔乳化劑配合使用。然而，現有的乳化劑的添加導致鑽井液的破乳電壓低。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種低乳化劑添加的油基鑽井液，在滿足油基鑽井液的基本性能的前提下能夠克服高乳化劑含量所引起的破乳電壓低的缺陷。為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：本發明提供了一種低乳化劑添加的油基鑽井液，包含油、乳化劑、鹼度調節劑、有機膨潤土、降濾失劑、氯化鈣和水；所述乳化劑、鹼度調節劑、有機膨潤土和降濾失劑的質量比為(5～30):(10～20):(10～20):(10～30)；所述氯化鈣在水中的質量濃度為20～35％；所述油和水的體積比為(70～90):(10～30)；所述油和水的總體積和與所述乳化劑的質量之比為100m3:(5～30)kg。優選的，所述乳化劑為長鏈脂肪酸醯胺和二聚酸的混合物。優選的，所述長鏈脂肪酸醯胺和二聚酸的質量比為(90～100):(30～50)。優選的，所述鹼度調節劑為氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂中的一種或幾種。優選的，所述降濾失劑包括磺化瀝青、腐殖酸醯胺樹脂和改性苯乙酸丙烯。優選的，所述磺化瀝青、腐殖酸醯胺樹脂和改性苯乙酸丙烯的質量比為(20～40):(30～50):(10～30)。優選的，所述油為白油、柴油和氣制油中的一種或幾種。優選的，還包含加重劑。優選的，所述加重劑為重晶石和/或石灰石。優選的，所述乳化劑和加重劑的質量比為[5～30]:(0～1500]。本發明提供了一種低乳化劑添加的油基鑽井液，包含以下組分：油、乳化劑、鹼度調節劑、有機膨潤土、降濾失劑、氯化鈣和水。本發明提供的低乳化劑添加的油基鑽井液中乳化劑的含量雖然很低，但是能夠滿足油基鑽井液的基本性能要求。根據實施例的實驗結果可知，本發明得到的低乳化劑添加的油基鑽井液的密度為1.4～2.5g/cm3，老化溫度最高可達220℃，塑性粘度最低能夠達到20mpa·s，破乳電壓最高能夠達到1763v。此外，在經鹽水和膨潤土入侵後，鑽井液的抗老化溫度、黏度、動切力、破乳電壓等性能幾乎不變，具有優異的抗汙染性能。具體實施方式本發明提供了一種低乳化劑添加的油基鑽井液，包含以下組分：油、乳化劑、鹼度調節劑、有機膨潤土、降濾失劑、氯化鈣和水；其中，所述乳化劑、鹼度調節劑、有機膨潤土和降濾失劑的質量比為(5～30):(10～20):(10～20):(10～30)；所述氯化鈣在水中的質量濃度為20～35％；所述油和水的體積比為(70～90):(10～30)；所述油和水的總體積和與所述乳化劑的質量之比為100m3:(5～30)kg。在本發明中，製備所述低乳化劑添加的油基鑽井液的原料包含油。在本發明中，所述油優選為白油、柴油和氣制油中的一種或幾種。本發明對所述油的來源沒有特殊限制，具體的採用市售上述油即可。在本發明中，所述油優選為白油和柴油的混合物、白油和氣制油的混合物、柴油和氣制油的混合物或者白油、柴油和氣制油三者的混合物。在本發明中，當所述油包含白油、柴油和氣制油中的兩種時，兩種組分(eg.白油和柴油、白油和氣制油、柴油和氣制油)的質量分配優選為1:1、2:1、1:2、1:3或3:1。在本發明中，當所述油同時包含白油、柴油和氣制油時，白油、柴油和氣制油的質量比例優選為(1～5):(1～5):(1～5)，更優選為(2～4):(2～3):(2～3)，最優選為1:1:1。在本發明中，製備所述低乳化劑添加的油基鑽井液的原料包含氯化鈣和水。在本發明中，所述氯化鈣和水優選以氯化鈣水溶液的形式進行添加。在本發明中，所述氯化鈣在水中的質量濃度優選為20～35％，更優選為23～33％，最優選為25～30％。在本發明中，所述油和水的體積比優選為(70～90):(10～30)，更優選為(75～85):(15～25)，最優選為(78～83):(18～23)。在本發明中，製備所述低乳化劑添加的油基鑽井液的原料包含乳化劑。在本發明中，所述乳化劑優選為長鏈脂肪酸醯胺和二聚酸的混合物。在本發明中，所述長鏈脂肪酸醯胺和二聚酸的質量比優選為(90～100):(30～50)，更優選為(92～98):(33～47)，最優選為(94～96):(37～42)。在本發明中，所述長鏈脂肪酸醯胺的製備方法優選包括以下步驟：在真空條件下，將油酸、妥兒油脂肪酸、二乙醇胺和三乙醇胺進行熱混合，得到熱混合物；對熱混合物進行加熱處理，得到長鏈脂肪酸醯胺。本發明在真空條件下，將油酸、妥兒油脂肪酸、二乙醇胺和三乙醇胺進行熱混合，得到熱混合物。本發明優選先將油酸和妥兒油脂肪酸混合，再與二乙醇胺和三乙醇胺進行混合。在本發明中，所述真空條件的真空度優選的小於等於-0.1mpa，更優選的小於等於-0.2mpa，最優選的為-1～-0.3mpa。在本發明中，所述熱混合的溫度優選為110～130℃，更優選為115～125℃，最優選為118～123℃；所述熱混合的時間優選為2～8小時，更優選為3～7小時，最優選為4～6小時。在本發明中，所述油酸、妥兒油脂肪酸、二乙醇胺和三乙醇胺的質量比優選為(15～25):(20～30):(25～35):(20～30)，更優選為(17～23):(22～28):(27～33):(22～28)，最優選為(19～21):(24～26):(29～31):(24～26)。得到熱混合物後，本發明對所述熱混合物進行加熱處理，得到長鏈脂肪酸醯胺。在本發明中，所述加熱處理的溫度優選為310～350℃，更優選為315～345℃，最優選為325～335℃；所述加熱處理的時間優選為2～8小時，更優選為3～7小時，最優選為4～6小時。在本發明中，所述油和水的總體積和與所述乳化劑的質量之比為100m3:(5～30)kg，優選為100m3:(10～25)kg，更優選為100m3:(15～20)kg。在本發明中，製備所述低乳化劑添加的油基鑽井液的原料包含鹼度調節劑。在本發明中，所述鹼度調節劑優選為氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂中的一種或幾種。本發明對所述鹼度調節劑的來源沒有特殊限制，具體的採用市售的上述物質即可。在本發明中，當所述鹼度調節劑為氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂中的兩種時，兩種組分(較大分子量組分:較小分子量組分)的質量分配優選為1:1、2:1、1:2、1:3或3:1。在本發明中，當所述鹼度調節劑為氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂中的三種時，三種組分(較大分子量組分:較小分子量組分:最小分子量組分)的質量比例優選為(1～5):(1～5):(1～5)，更優選為(2～4):(2～3):(2～3)，最優選為1:1:1。在本發明中，當所述鹼度調節劑鹼度調節劑為氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂四種物質的混合物時，氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂的質量比例優選為1:1:1:1。在本發明中，所述乳化劑和鹼度調節劑的質量比為(5～30):(10～20)，優選為(10～25):(12～18)，更優選為(15～20):(14～16)。在本發明中，製備所述低乳化劑添加的油基鑽井液的原料包含降濾失劑。在本發明中，所述降濾失劑優選為磺化瀝青、腐殖酸醯胺樹脂和改性苯乙酸丙烯的混合物。在本發明中，所述磺化瀝青、腐殖酸醯胺樹脂和改性苯乙酸丙烯的質量比優選為(20～40):(30～50):(10～30)，更優選為(23～37):(33～47):(15～25)，最優選為(28～33):(38～43):(18～22)。在本發明中，所述改性苯乙酸丙烯的製備方法優選包括以下步驟：將丙烯酸和苯乙烯混合，進行一級加熱處理，得到一級產物；將所述一級產物和馬來酸酐混合，進行二級加熱處理，得到二級產物；將所述二級產物和三聚酸混合，進行三級加熱處理，得到改性苯乙酸丙烯。本發明將丙烯酸和苯乙烯混合，進行一級加熱處理，得到一級產物。在本發明中，所述丙烯酸和苯乙烯的質量比優選為(15～25):(25～35)，更優選為(17～23):(27～33)，最優選為(19～21):(29～30)。在本發明中，所述一級加熱處理的溫度優選為80～100℃，更優選為85～95℃，最優選為88～93℃；所述一級加熱處理的時間優選為1～3小時，具體的可以為1小時、2小時或3小時。得到所述一級產物後，本發明將所述一級產物和馬來酸酐混合，進行二級加熱處理，得到二級產物。本發明對所述馬來酸酐的來源沒有特殊限定，具體的材料市售的馬來酸酐即可。在本發明中，所述馬來酸酐和苯乙烯的質量比優選為(15～25):(25～35)，更優選為(17～23):(27～33)，最優選為(19～21):(29～30)。在本發明中，所述二級加熱處理的溫度優選為150～170℃，更優選為155～165℃，最優選為158～163℃；所述二級加熱處理的時間優選為1～3小時，具體的可以為1小時、2小時或3小時。得到所述二級產物後，本發明將所述二級產物和三聚酸混合，進行三級加熱處理，得到改性苯乙酸丙烯。本發明對所述三聚酸的來源沒有特殊限定，具體的材料市售的三聚酸即可，例如無錫市致遠化學品有限公司或福建省連城百新科技有限公司等公司所生產的三聚酸。在本發明中，所述丙烯酸和三聚酸的質量比優選為(15～25):(25～35)，更優選為(17～23):(27～33)，最優選為(19～21):(29～30)。在本發明中，所述三級加熱處理的溫度優選為200～220℃，更優選為205～215℃，最優選為208～213℃；所述三級加熱處理的時間優選為1～3小時，具體的可以為1小時、2小時或3小時。在本發明中，製備所述低乳化劑添加的油基鑽井液的原料包含有機膨潤土組分。本發明對所述有機膨潤土的來源沒有特殊要求，具體的可以為市售的有機膨潤土。在本發明中，所述鹼度調節劑和有機膨潤土的質量比為(10～20):(10～20)，優選為(12～18):(12～18)，更優選為(14～16):(14～16)。在本發明中，所述有機膨潤土和降濾失劑的質量比為(10～20):(10～30)，優選為(12～18):(15～25)，更優選為(14～16):(18～23)。在本發明中，所述低乳化劑添加的油基鑽井液優選還包含加重劑組分。在本發明中，所述加重劑優選為重晶石和/或石灰石。在本發明中，所述乳化劑和加重劑的質量比優選為[5～30]:(0～1500]，更優選為[10～25]:[300～1200]，最優選為[15～20]:[500～1000]。本發明對所述低乳化劑添加的油基鑽井液的製備方法沒有特殊要求，直接將各組分混合後使用即可。下面結合實施例對本發明提供的低乳化劑添加的油基鑽井液進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發明保護範圍的限定。實施例120份的油酸和25份的妥兒油脂肪酸加熱至120℃，密閉抽真空至真空度低於-0.1mpa吸入30份的二乙醇胺和20份的三乙醇胺。保溫反應2h後，再繼續升溫至330℃(加熱時間為2h)，保溫反應2h，冷卻至210℃，即得長鏈脂肪酸醯胺。將長鏈脂肪酸醯胺和二聚酸按照90:40的質量比例進行混合，得到乳化劑。將20份的丙烯酸和30份的苯乙烯混合攪拌均勻後，加熱至90℃，反應2h後，加入20份的馬來酸酐後加熱至160℃，保溫反應2h，再繼續加入30份的三聚酸，加熱至210℃反應2h後，得改性苯乙烯丙烯酸樹脂。將磺化瀝青、腐殖酸醯胺樹脂和改性苯乙酸丙烯按照30:40:20的質量比例進行混合，得到降濾失劑。鑽井液原料：320ml柴油、100ml26％的氯化鈣水溶液。以柴油和氯化鈣的總體積計，乳化劑0.8kg/100m3、氧化鈣1kg/100m3、有機膨潤土2kg/100m3、降濾失劑1.5kg/100m3、重晶石80kg/100m3。將上述原料物質混合，得到低乳化劑添加的油基鑽井液，ρ＝1.40g/cm3。實施例220份的油酸和25份的妥兒油脂肪酸加熱至120℃，密閉抽真空至真空度低於-0.1mpa吸入30份的二乙醇胺和20份的三乙醇胺。保溫反應2h後，再繼續升溫至330℃(加熱時間為2h)，保溫反應2h，冷卻至210℃，即得長鏈脂肪酸醯胺。將長鏈脂肪酸醯胺和二聚酸按照90:35的質量比例進行混合，得到乳化劑。將20份的丙烯酸和30份的苯乙烯混合攪拌均勻後，加熱至90℃，反應2h後，加入20份的馬來酸酐後加熱至160℃，保溫反應2h，再繼續加入30份的三聚酸，加熱至210℃反應2h後，得改性苯乙烯丙烯酸樹脂。將磺化瀝青、腐殖酸醯胺樹脂和改性苯乙酸丙烯按照30:40:20的質量比例進行混合，得到降濾失劑。鑽井液原料：320ml白油、80ml26％的氯化鈣水溶液。以柴油和氯化鈣的總體積計，乳化劑1kg/100m3、氧化鎂1.5kg/100m3、有機膨潤土1kg/100m3、降濾失劑2kg/100m3、石灰石130kg/100m3。將上述原料物質混合，得到低乳化劑添加的油基鑽井液，ρ＝1.80g/cm3。實施例320份的油酸和25份的妥兒油脂肪酸加熱至120℃，密閉抽真空至真空度低於-0.1mpa吸入30份的二乙醇胺和20份的三乙醇胺。保溫反應2h後，再繼續升溫至330℃(加熱時間為2h)，保溫反應2h，冷卻至210℃，即得長鏈脂肪酸醯胺。將長鏈脂肪酸醯胺和二聚酸按照95:40的質量比例進行混合，得到乳化劑。將20份的丙烯酸和30份的苯乙烯混合攪拌均勻後，加熱至90℃，反應2h後，加入20份的馬來酸酐後加熱至160℃，保溫反應2h，再繼續加入30份的三聚酸，加熱至210℃反應2h後，得改性苯乙烯丙烯酸樹脂。將磺化瀝青、腐殖酸醯胺樹脂和改性苯乙酸丙烯按照30:40:20的質量比例進行混合，得到降濾失劑。鑽井液原料：320ml氣制油、80ml26％的氯化鈣水溶液。以柴油和氯化鈣的總體積計，乳化劑1.2kg/100m3、氫氧化鈣1.5kg/100m3、有機膨潤土0.8kg/100m3、降濾失劑2.5kg/100m3、重晶石200kg/100m3。將上述原料物質混合，得到低乳化劑添加的油基鑽井液，ρ＝2.20g/cm3。實施例420份的油酸和25份的妥兒油脂肪酸加熱至120℃，密閉抽真空至真空度低於-0.1mpa吸入30份的二乙醇胺和20份的三乙醇胺。保溫反應2h後，再繼續升溫至330℃(加熱時間為2h)，保溫反應2h，冷卻至210℃，即得長鏈脂肪酸醯胺。將長鏈脂肪酸醯胺和二聚酸按照90:40的質量比例進行混合，得到乳化劑。將20份的丙烯酸和30份的苯乙烯混合攪拌均勻後，加熱至90℃，反應2h後，加入20份的馬來酸酐後加熱至160℃，保溫反應2h，再繼續加入30份的三聚酸，加熱至210℃反應2h後，得改性苯乙烯丙烯酸樹脂。將磺化瀝青、腐殖酸醯胺樹脂和改性苯乙酸丙烯按照30:40:20的質量比例進行混合，得到降濾失劑。鑽井液原料：320ml柴油、60ml26％的氯化鈣水溶液。以柴油和氯化鈣的總體積計，乳化劑2.5kg/100m3、氫氧化鎂1.5kg/100m3、有機膨潤土0.5kg/100m3、降濾失劑2.5kg/100m3、石灰石260kg/100m3。將上述原料物質混合，得到低乳化劑添加的油基鑽井液，ρ＝2.50g/cm3。本發明分別對實施例1～4得到的低乳化劑添加的油基鑽井液進行了性能檢測，結果如表1所示。表1實施例1～4得到的低乳化劑添加的油基鑽井液的性能指標鑽井液ρtpvypφ3hthpes實施例11.4120201091.4889實施例21.815031982.0936實施例32.222042882.81024實施例42.518062972.61763由表1可知，本發明實施例1～4得到的低乳化劑添加的油基鑽井液的密度為1.4～2.5g/cm3，老化溫度最高可達220℃，塑性粘度最低能夠達到20mpa·s，破乳電壓最高能夠達到1763v。本發明還對實施例1～4得到的低乳化劑添加的油基鑽井液的抗汙染(飽和鹽水)性能進行了性能檢測，結果如表2和表3所示。表2實施例1～4得到的低乳化劑添加的油基鑽井液抗鹽水性能鑽井液ρt鹽水侵入pvypφ3hthpes實施例11.412015％25982.0653實施例21.815015％38972.4732實施例32.222015％47993.0816實施例42.518015％6911113.21016表3實施例1～4得到的低乳化劑添加的油基鑽井液膨潤土汙染性能表2和表3中鹽水侵入和膨潤土侵入的含量分別為鹽水或膨潤土佔鑽井液的體積分數。注，表1～3中：ρ：鑽井液密度，g/cm3；t：鑽井液老化溫度，℃；pv：鑽井液塑性粘度，mpa·s；yp：鑽井液動切力，pa；φ3：六速旋轉粘度計3轉讀數，無量綱；hthp：鑽井液高溫高壓失水(3.5mpa，t，30min)，ml；es：鑽井液破乳電壓，v。由表2和表3可知，本發明提供的鑽井液經鹽水和膨潤土入侵後其抗老化溫度、黏度、動切力、破乳電壓等性能幾乎不變，具有優異的抗汙染性能。由以上實施例可知，本發明提供了一種低乳化劑添加的油基鑽井液，包含以下組分：油、乳化劑、鹼度調節劑、有機膨潤土、降濾失劑、氯化鈣和水。本發明提供的低乳化劑添加的油基鑽井液中乳化劑的含量雖然很低，但是能夠滿足油基鑽井液的基本性能要求。根據實施例的實驗結果可知，本發明得到的低乳化劑添加的油基鑽井液的密度為1.4～2.5g/cm3，老化溫度最高可達220℃，塑性粘度最低能夠達到20mpa·s，破乳電壓最高能夠達到1763v。此外，在經鹽水和膨潤土入侵後，鑽井液的抗老化溫度、黏度、動切力、破乳電壓等性能幾乎不變，具有優異的抗汙染性能。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。當前第1頁12