輔乳化劑及其制備方法以及乳化劑組合物及其應(yīng)用和油基鉆井液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鉆井液領(lǐng)域，具體地，涉及一種輔乳化劑、一種輔乳化劑的制備方法、 由該方法制備得到的輔乳化劑、一種乳化劑組合物、所述輔乳化劑或乳化劑組合物作為鉆 井液乳化劑的應(yīng)用以及一種油基鉆井液。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油行業(yè)的發(fā)展，目前深層油氣資源已成為我國的戰(zhàn)略接替能源，更是目前 和未來油氣增儲(chǔ)上的重點(diǎn)。近年來隨著深井和超深井鉆井?dāng)?shù)量的增多，對鉆井液抗溫性提 出了更高的要求。一般水基鉆井液已不能滿足現(xiàn)場要求。而油基鉆井液具有抗高溫性的優(yōu) 點(diǎn)逐漸受到重視，并開始大量投入應(yīng)用。
[0003] 油基鉆井液通常使用柴油或者低毒礦物油作為基液，是一種以鹽水作為非連續(xù) 相、在一定溫度下攪拌后形成的具有油類性質(zhì)的乳化鉆井液，國外通常將這種鉆井液稱為 逆乳化鉆井液。一般情況下，油在油包水鉆井液中比例都會(huì)大于70%，所以常簡稱這種油 包水鉆井液為油基鉆井液。由于外相為油相，油基鉆井液具有很強(qiáng)的抑制性能，可以穩(wěn)定井 壁、防止坍塌，對油氣層特別是水敏地層有很好的保護(hù)性能。同時(shí)油基鉆井液有很好的抗高 溫性能和潤滑性能，適用于深井大斜度井鉆探。相對水基鉆井液，油基鉆井液具有更好的抑 制性能和抗尚溫性能。同時(shí)油基鉆井液也有一些缺點(diǎn)，比如配制成本尚、對環(huán)境造成不利影 響等。目前油基鉆井液的一個(gè)主要維護(hù)難點(diǎn)在于保持乳狀液的穩(wěn)定性，在鉆井過程中始終 存在乳化失效的危險(xiǎn)，特別是在鉆深熱井時(shí)，高溫作用使乳狀液更容易失去穩(wěn)定性。其中， 乳化劑是配制油基鉆井液體系的關(guān)鍵組分，其為確保乳狀液體系中分散相的分散度以及較 長期保持穩(wěn)定的決定因素。性能好的乳化劑不僅能夠增強(qiáng)油基鉆井液的抗溫性，在高溫條 件下具有更好的電穩(wěn)定性，體系具有更好的攜巖能力，而且還能夠大大減少鉆井事故，提高 鉆井效率。
[0004] 與國外先進(jìn)技術(shù)相比，目前我國油基鉆井液的研究還有相當(dāng)?shù)牟罹?，特別乳化劑 的研究更是欠缺，主要表現(xiàn)在加量大、乳化效果和抗溫性能差，在180Γ以上就很容易分解， 由此導(dǎo)致我國的油基鉆井液體系的抗溫能力不足，抗溫老化之后穩(wěn)定性明顯下降，而且容 易產(chǎn)生老化增稠現(xiàn)象，因此研制高溫高密度油基鉆井液用乳化劑已經(jīng)成為當(dāng)前我國油基鉆 井液發(fā)展的關(guān)鍵之一。
[0005] 針對抗高溫性，國外研發(fā)了聚氧乙烯類乳化劑和酰胺類乳化劑。其中，雖然由聚氧 乙烯類乳化劑形成的乳液表面帶有一定的負(fù)電荷，但是形成的乳化膜強(qiáng)度不夠，無法滿足 高密度油基鉆井液的要求。而國內(nèi)則研發(fā)了 0P系列和ABS系列乳化劑，但是這兩類乳化劑 的抗溫性遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)場要求，抗溫極限為120°C。針對高溫高密度無土相油基鉆井液體 系，要求乳化劑既要具有抗高溫的性能，同時(shí)又要能夠形成極強(qiáng)的乳化膜，才能防止出現(xiàn)高 密度增稠現(xiàn)象。
[0006] 在油基鉆井液體系中，乳化劑的使用往往是主、輔乳化劑復(fù)配使用，這樣既能提高 油基鉆井液體系的抗溫性，又能形成更強(qiáng)的乳化膜。其中，主乳化劑是關(guān)鍵，但是輔乳化劑 也必不可少。輔乳化劑不僅能調(diào)節(jié)體系的HLB值，而且在體系中往往能起到潤濕親水固相 的效果。對于高密度無土相油基鉆井液，低切力是一大難點(diǎn)，倘若輔乳化劑具有好的乳化效 果，則能提供老化后的穩(wěn)定性，增強(qiáng)體系的切力，減小老化后體系懸浮性差的問題。因此輔 乳化劑的研制不容忽視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種新的輔乳化劑、一種輔乳化劑的制備方法、由該方法制 備得到的輔乳化劑、一種乳化劑組合物、所述輔乳化劑或乳化劑組合物作為鉆井液乳化劑 的應(yīng)用以及一種油基鉆井液。
[0008] 具體地，本發(fā)明提供了一種輔乳化劑，其中，所述輔乳化劑含有至少兩個(gè)酰胺基團(tuán) 和至少一個(gè)包括7-30個(gè)碳原子的烴基。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種輔乳化劑的制備方法，該方法包括將多胺類化合物與單羧酸 進(jìn)行第一酰胺化反應(yīng)，并將所述第一酰胺化反應(yīng)的產(chǎn)物與酸酐進(jìn)行第二酰胺化反應(yīng)，所述 多胺類化合物含有至少一個(gè)伯胺基團(tuán)和至少一個(gè)仲胺基團(tuán)或者含有至少兩個(gè)伯胺基團(tuán)，所 述單羧酸含有至少一個(gè)包括7-30個(gè)碳原子的烴基。
[0010] 本發(fā)明還提供了由上述方法制備得到的輔乳化劑。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種乳化劑組合物，所述乳化劑組合物含有主乳化劑和上述輔乳 化劑。
[0012] 本發(fā)明還提供了該輔乳化劑或乳化劑組合物作為鉆井液乳化劑的應(yīng)用。
[0013] 此外，本發(fā)明還提供了一種油基鉆井液，所述油基鉆井液含有鉆井液基漿和乳化 劑，其中，所述乳化劑為上述輔乳化劑和/或乳化劑組合物。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究后發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明提供的方法制備得到的輔乳化 劑具有非常好的乳化效果，能夠適應(yīng)許多油基鉆井液體系，在多數(shù)油基鉆井液體系中均具 有較好的抗溫穩(wěn)定性，且老化后體系穩(wěn)定性增強(qiáng)。該輔乳化劑可以用來配制密度高達(dá)2. 6g/ cm3的無土相油基鉆井液體系，抗溫性可達(dá)220°C。此外，本發(fā)明提供的輔乳化劑的合成原 料來源廣泛且便宜，無熒光，對環(huán)境無害，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0015] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明提供的輔乳化劑含有至少兩個(gè)酰胺基團(tuán)和至少一個(gè)包括7-30個(gè)碳原子的 烴基。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明提供的輔乳化劑，盡管只要保證所述輔乳化劑含有至少兩個(gè)酰胺基團(tuán) 和至少一個(gè)包括7-30個(gè)碳原子的烴基就能夠獲得較好的乳化效果，具有較高的抗溫穩(wěn)定 性。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述輔乳化劑按照以下方法制備得到：將多胺類化合 物與單羧酸進(jìn)行第一酰胺化反應(yīng)，并將所述第一酰胺化反應(yīng)的產(chǎn)物與酸酐進(jìn)行第二酰胺化 反應(yīng)，所述多胺類化合物含有至少一個(gè)伯胺基團(tuán)和至少一個(gè)仲胺基團(tuán)或者含有至少兩個(gè)伯 胺基團(tuán)，所述單羧酸含有至少一個(gè)包括7-30個(gè)碳原子的烴基。
[0019] 所述多胺類化合物可以為現(xiàn)有的各種含有至少一個(gè)伯胺基團(tuán)和至少一種仲胺基 團(tuán)或者含有至少兩個(gè)伯胺基團(tuán)的物質(zhì)，優(yōu)選地，所述多胺類化合物的分子式為h(och 2ch2) a(NHCH2CH2)fNH2，其中，a為0或1，f為1-4。具體地，所述多胺類化合物選自二乙烯三胺、 1，3-丙二胺、乙二胺和四乙烯五胺中的至少一種。從原料易得性的角度出發(fā)，所述多胺類化 合物特別優(yōu)選選自二乙烯三胺、1，3-丙二胺和乙二胺中的至少一種。
[0020] 所述單羧酸可以為現(xiàn)有的各種含有至少一個(gè)包括7-30個(gè)碳原子的烴基的物質(zhì)， 優(yōu)選地，所述單羧酸的分子式為RC00H，其中，R為C 7-C3。的直鏈或支鏈烷基。具體地，所述 單羧酸選自油酸、亞油酸和棕櫚酸中的至少一種。從原料易得性的角度出發(fā)，所述單羧酸特 別優(yōu)選為妥爾油脂肪酸，其主要成分為油酸和亞油酸。
[0021] 所述酸酐的種類可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，可以為飽和酸酐，也可以為不飽和酸 酐，還可以為飽和酸酐和不飽和酸酐的混合物。具體地，所述酸酐可以選自醋酸酐、納迪克 酸酐、甲基納迪克酸酐、丁二酸酐、馬來酸酐、衣康酸酐和戊二酸酐中的至少一種。從原料易 得性的角度出發(fā)，所述酸酐特別優(yōu)選選自馬來酸酐、衣康酸酐和戊二酸酐中的至少一種。
[0022] 本發(fā)明對所述輔乳化劑的制備過程中各物質(zhì)的用量沒有特別地限定，優(yōu)選地，所 述多胺類化合物和單羧酸的摩爾比為〇. 8-1. 2:1，更優(yōu)選為0. 9-1. 1:1。所述單羧酸與酸酐 的摩爾比為〇· 7-0. 9:1，更優(yōu)選為0· 75-0. 85:1。
[0023] 本發(fā)明對所述第一酰胺化反應(yīng)和第二酰胺化反應(yīng)的條件沒有特別地限定。通常來 說，所述第一酰胺化反應(yīng)的條件包括反應(yīng)溫度可以為200-240°C，優(yōu)選為210-220°C ;反應(yīng) 時(shí)間可以為2-8小時(shí)，優(yōu)選為5-7小時(shí)。所述第二酰胺化反應(yīng)的條件包括反應(yīng)溫度可以為 70-100°C，優(yōu)選為80-95°C ;反應(yīng)時(shí)間可以為8-12小時(shí)，優(yōu)選為10-12小時(shí)。
[0024] 本發(fā)明提供的輔乳化劑的制備方法包括將多胺類化合物與單羧酸進(jìn)行第一酰胺 化反應(yīng)，并將所述第一酰胺化反應(yīng)的產(chǎn)物與酸酐進(jìn)行第二酰胺化反應(yīng)，所述多胺類化合物 含有至少一個(gè)伯胺基團(tuán)和至少一個(gè)仲胺基團(tuán)或者含有至少兩個(gè)伯胺基團(tuán)，所述單羧酸含有 至少一個(gè)包括7-30個(gè)碳原子的烴基。
[0025] 所述多胺類化合物可以為現(xiàn)有的各種含有至少一個(gè)伯胺基團(tuán)和至少一種仲胺基 團(tuán)或者含有至少兩個(gè)伯