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文档序号:10588631阅读:684来源:国知局
一种油基钻井液的稀释剂及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明提供了一种油基钻井液的稀释剂及其制备方法。制备该稀释剂的原料组分包括80?210重量份的脂肪酸、30?50重量份的二乙醇胺、1?5重量份的氢氧化钾和15?45重量份的十二烷基苯磺酸。本发明油基钻井液的稀释剂可以和油基之间有很好的相容性,从而能很好地分散在油基钻井液中,进而降低油基钻井液的粘度,并且在高温条件下,此稀释剂也具有良好的性能。本发明还提供了上述稀释剂在高密度油基钻井液中的应用。该稀释剂在高密度油基钻井液基浆中可以有效地降低钻井液的表观粘度、塑性粘度和屈服值,因此能更好地实现了油基钻井液重复利用,降低油基钻井液使用成本。
【专利说明】
一种油基钻井液的稀释剂及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于钻井技术领域,具体涉及一种油基钻井液的稀释剂及其制备方法,以 及该稀释剂在高密度油基钻井液中的应用。
【背景技术】
[0002] 随着石油工业的发展,钻井越来越深,井底温度越来越高,因此所钻地层压力也越 来越大,这时就需要使用加重钻井液来控制地层压力。重晶石为目前使用较为普遍的加重 材料,这样对钻井液体系都具有一定的增稠效应,尤其到钻井液密度为2.2g/cm 3以上时,钻 井液粘度增高,切力变大,触变性变差,容易造成压力激动,造成井下复杂事故。并且在钻深 井时,井底温度较高,因此,此高密度油基钻井液的稀释剂也需要具有良好的抗高温性能, 这样,才有利于提高机械钻速与保持井壁稳定。
[0003] 对于具有强抑制能力的油基钻井液来说,导致钻井液变稠的原因是主要是由于: 钻井液的加重,井底温度过高导致处理剂失稳,井下盐侵以及劣质固相侵入等;在经过一系 列的调研后,我们发现钻探井或者深丼时可以需要高密度钻井液,但同时又要求钻井液具 有良好的流变性,这样会给钻井施工带来很大的困难。

【发明内容】

[0004] 为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种油基钻井液的稀释剂;
[0005] 本发明的目的还在于提供上述稀释剂的制备方法以及该稀释剂在高密度油基钻 井液中的应用。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案得以实现:
[0007] -种油基钻井液的稀释剂,制备该稀释剂的原料组分包括: 脂肪酸 80-210重量汾
[0008] 二乙醇胺 30-50重量份 氢氧化钾 1-5重量份_
[0009] 十二烷基苯磺酸 15-45重量份。
[0010] 上述稀释剂中,优选地,制备该稀释剂的原料组分包括: 脂肪酸 80-210重量份 二乙醇胺 30-50重量份
[0011] 氢氧化钾 1-5重量份 十二烷基苯磺酸 20-40重量份。
[0012]上述稀释剂中,优选地,制备该稀释剂的原料组分包括: 脂肪酸 90重量份 二乙醇胺 42重量份
[0013] 氢氧化钾 1重量份 十二燦棊苯磺酸 16.9重量份。
[0014] 上述稀释剂中,优选地,所述脂肪酸为油酸。
[0015] 上述稀释剂中,优选地,脂肪酸的有效含量大于98%;二乙醇胺、十二烷基苯磺酸 的有效含量大于99.5% ;氢氧化钾为分析纯。
[0016] 本发明还提供了上述稀释剂的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
[0017] 步骤一,将脂肪酸、二乙醇胺、氢氧化钾混合均匀,在真空度为0.02-0.06的条件下 边抽真空边搅拌,逐步升温至140-160°c,反应2-4h后,停止抽真空和搅拌,并保温1.5-2h, 得到酰胺类化合物;
[0018] 步骤二,向上述酰胺类化合物中加入十二烷基苯磺酸,在140-160 °c条件下继续抽 真空搅拌反应2_5h,反应终止,得到油基钻井液的稀释剂;
[0019] 优选地,所述步骤一和步骤二中搅拌速度均为3000-4000r/min。
[0020] 本发明还提供了上述的稀释剂在高密度油基钻井液中的应用。该应用包括以下步 骤:将所述的稀释剂按照高密度油基钻井液体积的〇. 5%_4%注入到高密度油基钻井液中, 在8000-11000r/min 的转速下搅拌 20-30min。
[0021] 上述的应用中,优选地,所述高密度油基钻井液为柴油油包水钻井液或白油油包 水钻井液。
[0022]上述的应用中,优选地,所述柴油油包水钻井液中柴油和水的体积比为70:30-95: 5〇
[0023]上述的应用中,优选地,所述白油油包水钻井液中白油和水的体积比为70:30-95: 5〇
[0024] 上述稀释剂中,使用十二烷基苯磺酸用来调节稀释剂的酸碱值,并且降低产物的 胺值,使胺值分布在45-65mmol/g,由于此稀释剂在制备过程中酰胺化反应与酯化反应会同 时发生,因此需要将胺值控制在一合理范围;而且十二烷基苯磺酸能在钻井液中形成钙皂, 使其更好的悬浮分散在钻井液之中,并且在产品中增加了十二烷值,具有更好的高温乳化 性能。
[0025] 上述稀释剂的制备方法中,氢氧化钾是作为催化剂,而不是酸碱调节剂;制备的过 程采用抽真空,使得制备的产品纯度更高。
[0026] 上述稀释剂的制备方法中,由于十二烷基苯磺酸的酸性要大于油酸的酸性,因此 加入十二烷基苯磺酸来调节稀释剂酸值与胺值,增强稀释剂的稳定性与抗高温性能;而且, 加入十二烷基苯磺酸又能够在在产品加入到高密度油基钻井液后与钻井液中游离的钙离 子形成钙皂,钙皂具有很强的分散悬浮能力,从而提高了钻井液的稳定性;十二烷基苯磺酸 的存在使得反应过程温度比较低,副产物生成量较少,制备过程中能够有效的节约能源且 更安全。
[0027]上述制备方法制备得到的稀释剂在220 °c高温下也能正常发挥稀释性能,将该稀 释剂用于高密度(密度为2.og/cm3以上)油基钻井液中,能够有效降低高密度油基钻井液的 粘度,对高密度油基钻井液的稀释率可达50%以上,效果显著,能更好地实现了油基钻井液 重复利用,降低油基钻井液使用成本。
[0028]本发明的有益效果:
[0029] 本发明提供的稀释剂可以和油基之间有很好的相容性,从而能很好地分散在油基 钻井液中,进而降低油基钻井液的粘度,并且在高温条件下,此稀释剂也具有良好的性能; 而且可以有效地降低高密度油基钻井液的表观粘度、塑性粘度、动切力,及提高流变性能, 因此能更好地实现了对高密度油基钻井液流变性的控制,减少井下复杂情况发生。
【具体实施方式】
[0030] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技 术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。本发明实施例用 到的化学试剂均购买自奥利化学试剂公司。
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例提供了一种油基钻井液的稀释剂,制备该稀释剂的原料组分包括: 油酸 90g 二乙醇胺 42g
[0033] 氢氧化钾 lg 十二烷基苯磺酸 16.9g。
[0034] 本实施例还提供了上述稀释剂的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
[0035] (1)称量90g的油酸、42g的二乙醇胺、lg的氢氧化钾加入到三口烧瓶中,在真空度 为0.02-0.06的条件下边抽真空边搅拌,转速为3000r/min,逐步升温至150°c,反应2-4h后, 停止抽真空和搅拌,并保温1.5-2h,从而得到酰胺类化合物;
[0036] (2)向上述酰胺类化合物的三口烧瓶中加入16.9g的十二烷基苯磺酸,在150°c条 件下继续抽真空搅拌反应2h,转速为3000r/min,反应终止,得到油基钻井液的稀释剂。
[0037] 本实施例还提供了上述的稀释剂在高密度油基钻井液中的应用,包括以下步骤: 将上述制备得到的稀释剂按照高密度油基钻井液体积的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基钻井 液中,在11000r/min的转速下搅拌20-30min。
[0038] 实施例2
[0039] 本实施例提供了一种油基钻井液的稀释剂,制备该稀释剂的原料组分包括: _酸 2()2g 二乙醇胺 42g
[0040] 氢氧化钾 lg 十二烷基苯磺酸 16.9g*
[0041] 本实施例还提供了上述稀释剂的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
[0042] (1)称量202g的油酸、42g的二乙醇胺、lg的氢氧化钾加入到三口烧瓶中,在真空度 为0.02-0.06的条件下边抽真空边搅拌,转速为4000r/min,逐步升温至150°c,反应2-4h后, 停止抽真空和搅拌,并保温1.5-2h,从而得到酰胺类化合物;
[0043] (2)向上述酰胺类化合物的三口烧瓶中加入16.9g的十二烷基苯磺酸,在150 °c条 件下继续抽真空搅拌反应4h,转速为4000r/min,反应终止,得到油基钻井液的稀释剂。
[0044] 本实施例还提供了上述的稀释剂在高密度油基钻井液中的应用,包括以下步骤: 将上述制备得到的稀释剂按照高密度油基钻井液体积的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基钻井 液中,在11000r/min的转速下搅拌20-30min。
[0045] 实施例3
[0046] 本实施例提供了一种油基钻井液的稀释剂,制备该稀释剂的原料组分包括: 油酸 202g 二乙醇胺 42g
[0047] 氢氧化钾 lg 十二烷基苯磺酸 23.35g。
[0048] 本实施例还提供了上述稀释剂的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
[0049] (1)称量202g的油酸、42g的二乙醇胺、lg的氢氧化钾加入到三口烧瓶中,在真空度 为0.02-0.06的条件下边抽真空边搅拌,转速为3000r/min,逐步升温至150°c,反应2-4h后, 停止抽真空和搅拌,并保温1.5-2h,从而得到酰胺类化合物;
[0050] (2)向上述酰胺类化合物的三口烧瓶中加入23.35g的十二烷基苯磺酸,在160 °c条 件下继续抽真空搅拌反应5h,转速为3000r/min,反应终止,得到油基钻井液的稀释剂。
[0051] 本实施例还提供了上述的稀释剂在高密度油基钻井液中的应用,包括以下步骤: 将上述制备得到的稀释剂按照高密度油基钻井液体积的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基钻井 液中,在11000r/min的转速下搅拌20-30min。
[0052] 实施例4
[0053]本实施例提供了一种油基钻井液的稀释剂,制备该稀释剂的原料组分包括: 油酸 9〇g 二乙醇胺 49.8g
[0054] 氢氧化*钾. lg 十二烷基苯磺酸 20.8g。
[0055] 本实施例还提供了上述稀释剂的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
[0056] (1)称量90g的油酸、50.2g的二乙醇胺、lg的氢氧化钾加入到三口烧瓶中,在真空 度为0.02-0.06的条件下边抽真空边搅拌,转速为3000r/min,逐步升温至150°c,反应2-4h 后,停止抽真空和搅拌,并保温1.5-2h,从而得到酰胺类化合物;
[0057] (2)向上述酰胺类化合物的三口烧瓶中加入20.8g的十二烷基苯磺酸,在150°c条 件下继续抽真空搅拌反应2h,转速为3000r/min,反应终止,得到油基钻井液的稀释剂。
[0058] 本实施例还提供了上述的稀释剂在高密度油基钻井液中的应用,包括以下步骤: 将上述制备得到的稀释剂按照高密度油基钻井液体积的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基钻井 液中,在11000r/min的转速下搅拌20-30min。
[0059] 实施例5
[0060]本实施例提供了一种油基钻井液的稀释剂,制备该稀释剂的原料组分包括: 油酸 90g 二乙醇胺 46g
[0061] 氢氧化钾 lg 十二烷基苯磺酸: 26g。
[0062]本实施例还提供了上述稀释剂的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
[0063] (1)称量90g的油酸、46g的二乙醇胺、lg的氢氧化钾加入到三口烧瓶中,在真空度 为0.02-0.06的条件下边抽真空边搅拌,转速为4000r/min,逐步升温至150°c,反应2-4h后, 停止抽真空和搅拌,并保温1.5-2h,从而得到酰胺类化合物;
[0064] (2)向上述酰胺类化合物的三口烧瓶中加入26g的十二烷基苯磺酸,在150°c条件 下继续抽真空搅拌反应4h,转速为4000r/min,反应终止,得到油基钻井液的稀释剂。
[0065] 本实施例还提供了上述的稀释剂在高密度油基钻井液中的应用,包括以下步骤: 将上述制备得到的稀释剂按照高密度油基钻井液体积的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基钻井 液中,在11000r/min的转速下搅拌20-30min。
[0066] 实施例6
[0067] 本实施例提供了一种油基钻井液的稀释剂,制备该稀释剂的原料组分包括: 油酸 90g 二乙醇胺 40.2g
[0068] 氢氧化钾 lg 十二烷基苯磺酸 26g。
[0069] 本实施例还提供了上述稀释剂的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
[0070] (1)称量90g的油酸、40.2g的二乙醇胺、lg氢氧化钾加入到三口烧瓶中,在真空度 为0.02-0.06的条件下边抽真空边搅拌,转速为3000r/min,逐步升温至140°c,反应2-4h后, 停止抽真空和搅拌,并保温1.5-2h,从而得到酰胺类化合物;
[0071] (2)向上述酰胺类化合物的三口烧瓶中加入26g的十二烷基苯磺酸,在160°c条件 下继续抽真空搅拌反应2h,转速为3000r/min,反应终止,得到油基钻井液的稀释剂。
[0072] 本实施例还提供了上述的稀释剂在高密度油基钻井液中的应用,包括以下步骤: 将上述制备得到的稀释剂按照高密度油基钻井液体积的〇. 5 % -4 %注入到高密度油基钻井 液中,在11000r/min的转速下搅拌20-30min。
[0073 ]实施例7钻井液的稀释剂的性能对比测试
[0074] 本实施例是对实施例1-6提供的钻井液的稀释剂进行性能测试:
[0075] 1、测试对象:
[0076] 空白样:柴油255ml 20%氯化|丐溶液45ml 6g有机土 12g氧化沥青 15g氧化|丐,最 后加入重晶石调节密度到2.2g/cm3,得到钻井液;
[0077]对照样1-6:对照样1-6分别为上述空白样钻井液中分别添加由本发明实施例1-6 提供的稀释剂,所述稀释剂有效含量为所述钻井液体积的2%。
[0078] 2、测试方法:
[0079] (1)流变性能测试:
[0080] 将上述测试对象的空白样和对照样1-6高速搅拌20分钟后,50°c下测其流变性能 (表观黏度、塑性黏度及动切力)及破乳电压(es)。未加稀释剂的样品的600r/min的读数记 作为加入稀释剂的样品的600r/min的读数记作φ_'6〇.ο。_
[0081] 然后将测试对象装入老化罐中在180 °c下热滚16小时,冷却至室温,移入搅拌罐中 高速搅拌10分钟,50 °c下测其流变性能、及破乳电压(es)
[0082]其中,稀释率的计算方法如下:
[0084] 流变性能、破乳电压根据国标gb/t16783.1-2006中规定的方法测定。测试结果如 表1:
[0085]表 1
[0087] 根据与空白样的实验对照,可以观察出加入此稀释剂后,稀释剂与主乳化剂复合 作用,不同的乳化剂分子之间相互作用形成密堆复合膜,复合膜比单一膜结实,强度更大, 降低了界面自由能,固相不易自动聚集,乳化效果远远强于单一乳化剂。破乳电压明显提 高,高温高密度油基钻井液体系的乳化性能明显增强。在不影响此钻井液体系的正常使用 的情况下,使表观粘度与塑形粘度大大降低,提高了体系的流变性能。
[0088] 由表1实验数据可知:使用本发明实施例提供的稀释剂的样品的表观粘度、塑性粘 度及动切力明显优于不使用稀释剂的样品,尤其是使用实施例1和实施例2提供的稀释剂, 其样品的表观粘度、塑性粘度及动切力性能最优。
[0089] 综上所述,本发明提供的稀释剂可以和油基之间有很好的相容性,从而能很好地 分散在油基钻井液中,进而降低油基钻井液的粘度,并且在高温条件下,此稀释剂也具有良 好的性能;而且可以有效地降低高密度油基钻井液的表观粘度、塑性粘度、动切力,及提高 流变性能,因此能更好地实现了对高密度油基钻井液流变性的控制,减少井下复杂情况发 生。
【主权项】
1. 一种油基钻井液的稀释剂,其特征在于,制备该稀释剂的原料组分包括: 脂肪酸 80-210重量份 二乙醇胺 30-50重量份 氢氧化钾: 1-5重量份 十二烷基苯磺酸 15-45重量份。2. 根据权利要求1所述的稀释剂,其特征在于,制备该稀释剂的原料组分包括: 脂肪酸 80-210重量份 二乙醇胺 30-50重量份 氢氧化钾 1-5重量份 十二烷基苯磺酸 20-40重量份。3. 根据权利要求1或2所述的稀释剂,其特征在于,制备该稀释剂的原料组分包括: 脂肪酸 90重量份 二乙醇胺 42重量份 氢氧化钾 .1重量份 十二烷基苯磺酸 16,9重量份。4. 根据权利要求1-3任意一项所述的稀释剂,其特征在于:所述脂肪酸为油酸。5. 权利要求1-4任意一项所述稀释剂的制备方法,其特征在于,该制备方法包括以下步 骤: 步骤一,将脂肪酸、二乙醇胺、氢氧化钾混合均匀,在真空度为0.02-0.06的条件下边抽 真空边搅拌,逐步升温至140-160°c,反应2-4h后,停止抽真空和搅拌,并保温1.5-2h,得到 酰胺类化合物; 步骤二,向上述酰胺类化合物中加入十二烷基苯磺酸,在140-160°c条件下继续抽真空 搅拌反应2-5h,反应终止,得到油基钻井液的稀释剂; 优选地,所述步骤一和步骤二中搅拌速度均为3000-4000r/min。6. 权利要求1-4任意一项所述的稀释剂在高密度油基钻井液中的应用。7. 根据权利要求6所述的应用,其特征在于,该应用包括以下步骤:将所述的稀释剂按 照高密度油基钻井液体积的〇.5%-4%注入到高密度油基钻井液中,在8000-11000r/min的 转速下搅拌20_30min。8. 根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述高密度油基钻井液为柴油油包水钻井 液或白油油包水钻井液。9. 根据权利要求8所述的应用,其特征在于:所述柴油油包水钻井液中柴油和水的体积 比为 70:30-95:5。10. 根据权利要求8所述的应用,其特征在于:所述白油油包水钻井液中白油和水的体 积比为 70:30-95:5。
【文档编号】c09k8/36gk105950124sq201610301358
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】王建华, 王立辉, 杨海军, 闫丽丽, 张延丽, 李爽, 杨峥, 郑建龙, 王发云, 孙明昊, 纪托, 黄丹超, 可点, 史赫, 李龙
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院
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