增稠有機溶劑及其應用和製備方法以及油基鑽井液與流程
2023-07-01 15:31:06
本申請實施例涉及但不限於一種增稠有機溶劑及其應用和製備方法以及油基鑽井液。
背景技術：
隨著環保意識的增強，海洋鑽井及部分陸地鑽井用油基鑽井液多使用無芳烴環保型基礎油相，為滿足環保、鑽速等要求，現今油基鑽井液基油傾向於採用粘度較小的礦物油，同時潤滑脂、低極性塗料等亦多採用非極性烷烴類溶劑作為基油溶劑，而現有商業有機土在這些非極性烷烴類介質中造漿性較差，一般多藉助高溫高剪切及極性活化劑等手段達到所期望的粘度以及切力，步驟複雜繁瑣，成本高。
技術實現要素：
本申請提供了一種增稠有機溶劑及其應用和製備方法以及油基鑽井液，該增稠有機溶劑在高溫時仍然保持很好的增粘效果。
本申請提供了一種增稠有機溶劑，所述增稠有機溶劑包括無機纖維和陽離子表面活性劑，其中，在所述增稠有機溶劑中，所述無機纖維的含量為1-5重量％，所述陽離子表面活性劑的含量為0.08-2.5重量％；所述無機纖維選自海泡石和/或坡縷石；所述陽離子表面活性劑為烷基鏈碳數大於10的雙鏈季銨鹽。
在一個實施例中，所述陽離子表面活性劑選自雙十八烷基二甲基氯化銨、雙十八烷基二甲基溴化銨、雙氫化牛酯基二甲基氯化銨或雙氫化牛酯基甲基苄基氯化銨、雙十二烷基二甲基溴化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、雙十四烷基二甲基溴化銨、雙十四烷基二甲基氯化銨中的一種或幾種。
在一個實施例中，所述增稠有機溶劑中的有機溶劑為白油、柴油、天然氣制油、液體石蠟或生物柴油。
本申請還提供了一種如上所述的增稠有機溶劑在非極性烷烴類油基鑽井液中的應用。
本申請還提供了一種包含如上所述的增稠有機溶劑的油基鑽井液，其中，所述油基鑽井液中所述增稠有機溶劑的含量為10-100重量％。
本申請還提供了一種增稠有機溶劑的製備方法，其中，所述製備方法包括將所述重量百分含量的所述無機纖維和所述陽離子表面活性劑分散在有機溶劑中，在溫度60℃-80℃下攪拌均勻，即得所述增稠有機溶劑。
與現有技術相比，本申請中的增稠有機溶劑所需表面活性劑和無機纖維用量少，使用簡單，降低了能耗，製得的體系膠體率、增粘能力高，並且在高溫時增稠有機溶劑仍然保持很好的增粘效果，尤其在油田鑽井領域，可利用井底自然高溫自行造漿，操作簡單易行，很大程度上降低了成本。
本申請的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
附圖說明
圖1為本申請實施例1在高溫時的粘度曲線圖；
圖2為本申請實施例2和實施例3在高溫時的粘度曲線圖。
具體實施方式
為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本申請的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。
一種增稠有機溶劑，所述增稠有機溶劑包括無機纖維和陽離子表面活性劑，其中，在所述增稠有機溶劑中，所述無機纖維的含量為1-5重量％，所述陽離子表面活性劑的含量為0.08-2.5重量％；所述無機纖維可以選自海泡石和/或坡縷石；所述陽離子表面活性劑可以為烷基鏈碳數大於10的雙鏈季銨鹽。
在一個實施例中，所述陽離子表面活性劑選自雙十八烷基二甲基氯化銨、雙十八烷基二甲基溴化銨、雙氫化牛酯基二甲基氯化銨或雙氫化牛酯基甲基苄基氯化銨、雙十二烷基二甲基溴化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、雙十四烷基二甲基溴化銨、雙十四烷基二甲基氯化銨中的一種或幾種。
在一個實施例中，所述增稠有機溶劑中的有機溶劑可以為白油、柴油、天然氣制油、液體石蠟或生物柴油。
本申請還提供了一種如上所述的增稠有機溶劑在非極性烷烴類油基鑽井液中的應用。
本申請還提供了一種包含如上所述的增稠有機溶劑的油基鑽井液，其中，所述油基鑽井液中所述增稠有機溶劑的含量為10-100重量％。
本申請還提供了一種如上所述的增稠有機溶劑的製備方法，其中，所述製備方法包括將所述重量百分含量的所述無機纖維和所述陽離子表面活性劑分散在有機溶劑中，在溫度60℃-80℃下攪拌均勻，即得所述增稠有機溶劑。
以下實施例中所用試劑均來自商購，相同的試劑來源相同。
實施例1
分別稱取0.765g海泡石，0.135g雙十八烷基二甲基氯化銨，將海泡石和雙十八烷基二甲基氯化銨分散於29.10g的白油中，密封置於80℃水浴中恆溫攪拌30min，攪拌均勻，製得海泡石與雙十八烷基二甲基氯化銨總和的質量分數為3％的混合體系，其中，海泡石質量分數為2.55％；雙十八烷基二甲基氯化銨的質量分數為0.45％。
高溫下的粘度測試：
將含量為3重量％的商業有機土的有機溶劑作為對比例1，將白油作為對比例2，分別測試對比例1、對比例2和實施例1的產品在高溫70℃下的粘度，粘度曲線如圖1所示，相同加量的商業有機土與本申請實施例1的產品相比，雖然都可以明顯增稠，但海泡石增稠效果明顯優於商業有機土。
其中商業有機土為淄博聯技化工Dynagel 31有機土，測試設備為德國Haake公司RS75型應力流變儀，測試溫度為70℃。
實施例2
分別稱取0.255g海泡石，0.045g雙十八烷基二甲基氯化銨，將海泡石和雙十八烷基二甲基氯化銨分散於29.70g白油中，密封置於80℃水浴中恆溫攪拌30min，攪拌均勻，製得海泡石與雙十八烷基二甲基氯化銨總和的質量分數為1％的混合體系；雙十八烷基二甲基氯化銨的質量分數為0.15％，海泡石的質量分數為0.85％。
實施例3
分別稱取0.51g海泡石，0.09g雙十四烷基二甲基溴化銨，將海泡石和雙十四烷基二甲基溴化銨分散於29.40g天然氣制油(GTL)中，後將此樣品密封置於80℃水浴中恆溫攪拌30min，製得海泡石與雙十八烷基二甲基溴化銨總和的質量分數為2％的混合體系；雙十四烷基二甲基溴化銨的質量分數為0.3％，海泡石的質量分數為1.7％。
高溫下的粘度測試：
將白油作為對比例3，分別測試對比例3、實施例2和實施例3的產品在高溫70℃下的粘度，粘度曲線如圖2所示，海泡石加量為1或2重量％時，仍能有效增稠有機溶劑，且效果明顯。
實施例4
分別稱取0.51g海泡石，0.09g雙十八烷基二甲基氯化銨，將海泡石和雙十八烷基二甲基氯化銨分散於29.40g白油中，密封置於80℃水浴中恆溫攪拌30min，攪拌均勻，製得海泡石與雙十八烷基二甲基氯化銨總和的質量分數為1％的混合體系；雙十八烷基二甲基氯化銨的質量分數為0.3％，海泡石的質量分數為0.7％。該實施例的粘度曲線與圖2中的實施例2的曲線類似，在高溫下具有良好的增稠效果。
實施例5
稱取0.528g海泡石，0.072g雙氫化牛脂基甲基苄基氯化銨，將海泡石和雙氫化牛脂基甲基苄基氯化銨分散於29.40g生物柴油中，後將此樣品密封置於80℃水浴中恆溫攪拌30min，製得海泡石與雙氫化牛脂基甲基苄基氯化銨總和的質量分數為2％的混合體系，雙十八烷基二甲基氯化銨的質量分數為0.24％，海泡石的質量分數為1.76％，該實施例的粘度曲線與圖2中的實施例3的曲線類似，在高溫下具有良好的增稠效果。
實施例6
稱取0.51g坡縷石，0.09g雙十二烷基二甲基溴化銨，將海泡石和雙十四烷基二甲基溴化銨分散於29.40g天然氣制油(GTL)中，後將此樣品密封置於80℃水浴中恆溫攪拌30min，製得海泡石與雙十二烷基二甲基溴化銨總和的質量分數為2％的混合體系，雙十二烷基二甲基溴化銨的質量分數為0.3％，海泡石的質量分數為1.7％，該實施例的粘度曲線與圖2中的實施例3的曲線類似，在高溫下具有良好的增稠效果。
實施例7
稱取1.286g海泡石，0.214g雙十八烷基二甲基氯化銨，將海泡石和雙十四烷基二甲基氯化銨分散於28.5g液體石蠟中，製得海泡石與雙十八烷基二甲基氯化銨總和的質量分數為5％的混合體系，雙十二烷基二甲基氯化銨的質量分數為0.71％，海泡石的質量分數為4.29％，後將此樣品密封置於80℃水浴中恆溫攪拌30min，後轉移至比色管中於室溫條件下靜置，此樣品冷卻至室溫後變成凝膠狀。倒置比色管，有機溶劑不發生流動現象，增稠效果明顯。
從實施例1-7可以看出，本申請提供的增稠有機溶劑能夠獲得比現有的有機溶劑更好的粘稠效果。
應用實施例1
一種增稠有機溶劑作為油基鑽井液的應用，實施例1的產品作為油基鑽井液用於海洋鑽井，該油基鑽井液在70℃下具有良好的低剪切粘度，在15-s的剪切速率下的粘度為100mPa.s。
應用實施例2
實施例1的產品與普通油基鑽井液混合後作為油基鑽井液應用於海洋鑽井，實施例1的產品與普通油基鑽井液的重量比為1:1，即油基鑽井液含有50重量％的實施例1的產品。該普通的油基鑽井液的基本配方如下：360mL柴油+含量為4重量％的主乳+含量為4重量％的輔乳+含量為2重量％的有機土+含量為4重量％的降濾失劑+含量為3重量％的氧化鈣+40mL濃度為20％的氯化鈣的水溶液。在應用過程中，實施例1的產品易分散溶解於普通鑽井液中，並迅速提高油基鑽井液在高溫下的切力和低剪切粘度，該油基鑽井液在70℃下具有良好的低剪切粘度，在15-s的剪切速率下的粘度為115mPa.s。
應用對比例1
使用普通油基鑽井液作為油基鑽井液應用於海洋鑽井，該普通的油基鑽井液的基本配方如下：360mL柴油+含量為4重量％的主乳(環烷酸鈣)+含量為4重量％的輔乳(Span-80)+含量為2重量％的有機土+含量為4重量％的降濾失劑+含量為3重量％的氧化鈣+40mL濃度為20％的氯化鈣的水溶液。在應用過程中，普通油基鑽井液在高溫下低剪切粘度較低。
雖然本申請所揭露的實施方式如上，但所述的內容僅為便於理解本申請而採用的實施方式，並非用以限定本申請。任何本申請所屬領域內的技術人員，在不脫離本申請所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施的形式及細節上進行任何的修改與變化，但本申請的專利保護範圍，仍須以所附的權利要求書所界定的範圍為準。