合成主乳化剂及其制备方法和抗高温油基钻井液与流程

本发明涉及钻井液，是一种合成主乳化剂及其制备方法和一种以合成主乳化剂为原料的抗高温油基钻井液。

背景技术：

1、石油作为不可再生资源，在工业、国防等领域中具有举足轻重的重要地位。在石油开采中油基钻井液得到了快速发展，并逐渐成为钻探高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井段和保护储层的重要手段。与发达国家相比，我国在油基钻井液体系研究和应用方面严重滞后，油基钻井液体系大多存在抗温性能差，维护处理困难，成本高等缺点。

2、作为国内外勘探开发的重点，深层超深层油气藏位于高温150℃至200℃、高压105mpa至140mpa地层，埋藏深度可达9000m。深层油气藏开发面临的地质条件也更为复杂，如塔里木山前2至3套盐层和多套压力系统凹、准噶尔盆地南缘下组合多套压力系统。深井超深井钻井是当前技术挑战最大、井下事故复杂最多、难题最集中的领域。近年来，油基钻井液在塔里木盆地、四川盆地和准噶尔盆地南缘等陆上复杂地质条件深井超深井领域的应用越来越多，井深达到8000m以上，如克深21井井深8098m，温度达到200℃以上，如塔探1井，地层温度为203℃，密度达到2.60g/cm3以上，如乐探1井，钻井液密度为2.68g/cm3。超高温高压下钻井液面临的问题主要是高温环境带来的处理剂性能恶化和失效，平衡超高压地层带来的高密度流体的流变性，复杂地质条件造成的钻井液性能调控困难，如巨厚盐膏层的污染、高陡构造井壁稳定等。因此，具有抗污染能力强和良好流变性的超高温高密度油基钻井液是提高复杂深层超高温高压地层安全高效钻井的关键。

3、公告号为cn105907382b的中国专利文献公开了一种基于油基钻井液的乳化剂，该乳化剂包括妥尔油脂肪酸、多元胺、氯乙酸酰胺、表面活性剂和有机溶剂，还提供了基于油基钻井液的乳化剂制备方法。该发明提供的基于油基钻井液的乳化剂为一体化乳化剂，具有乳液稳定、破乳电压高的特点。但对于超高温高压下钻井液面临的问题仍无法解决。

技术实现思路

1、本发明提供了一种合成主乳化剂及抗高温油基钻井液，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有钻井液在高温环境下处理性能恶化和失效的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种合成主乳化剂，原料按质量份数计包括长碳链聚酰胺基胺型乳化剂2份至6份，复合磺酸盐2份至6份，硬脂酸盐1份至3份，所述长碳链聚酰胺基胺型乳化剂碳链长度为c10至c14。

3、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

4、上述合成主乳化剂由以下方法制备得到：包括长碳链聚酰胺基胺型乳化剂2份至6份，复合磺酸盐2份至6份，硬脂酸盐1份至3份，所述长碳链聚酰胺基胺型乳化剂碳链长度为c10至c14。

5、上述长碳链聚酰胺基胺型乳化剂由以下方法制备得到：

6、第一步，在反应器中装入精制妥尔油酸，升温至85℃至90℃，加入多乙烯多胺，在通入氮气条件下升温至180℃至190℃，恒温反应3h至4h；

7、第二步，当分水器10min至15min内无水滴出现或反应器内液面不增加时，调大氮气流量，并将温度升至240℃至250℃，恒温反应3h至4h；

8、第三步，当分水器中无水滴出现或液面不增加时，加入溶剂油d140，冷却降温至180℃至190℃，加入马来酸酐和0.1%总反应物质量的有机锡化合物催化剂，恒温反应5h，加入醇醚类溶剂溶解，降温至室温，得到长碳链聚酰胺基胺型乳化剂。

9、上述复合磺酸盐由石油磺酸铁、烷基苯磺酸钠、烷基丁二酸酯磺酸钠，在60℃下高速搅拌混合均匀得到。

10、上述硬脂酸盐为硬脂酸聚氧乙烯酯。

11、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种合成主乳化剂制备方法，按下述步骤进行：将所需量的长碳链聚酰胺基胺型乳化剂、复合磺酸盐、硬脂酸盐混合后在温度120℃至210℃条件下，反应3小时至7小时，即得到合成主乳化剂。

12、本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种抗高温油基钻井液，原料按质量百分比计包括合成主乳化剂1%至3%，辅乳化剂1%至3%，有机土0.8%至2%，氧化钙0.5%至1%，降滤失剂1%至3%，加重剂5%至40%，余量为基油和氯化钙盐水的混合液。

13、下面是对上述发明技术方案之三的进一步优化或/和改进：

14、上述辅乳化剂为hlb值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和hlb值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯的混合物，聚氧二烯二油酸酯和聚氧丙烯硬脂酸酯的重量比为1:1至3。

15、上述有机土为膨润土经过季铵盐类表面活性剂处理后形成的亲油粘土。

16、上述降滤失剂为褐煤。

17、上述加重剂为密度大于4.25g/cm3的重晶石。

18、上述基油为柴油，氯化钙盐水浓度为20wt%至30wt%，基油和氯化钙盐水的混合液中，基油与氯化钙盐水体积比为70:30至90:10。

19、本发明的合成主乳化剂粘度效应低，破乳电压高，是一种高效能的主乳化剂，能够在油基钻井液中能起到很好的乳化、润湿、分散作用，抗高温油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性、沉降稳定性、体系性能稳定和很强的抑制性，可以稳定井壁，防止坍塌，对油气层特别是水敏地层有很好的保护性能，同时具有很好的抗高温(240℃)性能和润滑性能，可以应对泥页岩易坍塌地层、深井厚盐膏层和复杂地层等，适用于深井、大斜井钻探。本发明的抗高温油基钻井液具有较好的抑制性能，可以满足高黏土矿物储层段钻井作业的需求。此外，本发明的抗高温油基钻井液还具有良好的抗污染能力，能够满足高温高压储层钻井作业的需要。

技术特征：

1.一种合成主乳化剂，其特征在于原料按质量份数计包括长碳链聚酰胺基胺型乳化剂2份至6份，复合磺酸盐2份至6份，硬脂酸盐1份至3份，所述长碳链聚酰胺基胺型乳化剂碳链长度为c10至c14。

2.根据权利要求1所述的合成主乳化剂，其特征在于由以下方法制备得到：将所需量的长碳链聚酰胺基胺型乳化剂、复合磺酸盐、硬脂酸盐混合后在温度120℃至210℃条件下，反应3小时至7小时，即得到合成主乳化剂。

3.根据权利要求1或2所述的合成主乳化剂，其特征在于长碳链聚酰胺基胺型乳化剂由以下方法制备得到：

4.根据权利要求1或2或3所述的合成主乳化剂，其特征在于复合磺酸盐由石油磺酸铁、烷基苯磺酸钠、烷基丁二酸酯磺酸钠，在60℃下高速搅拌混合均匀得到。

5.根据权利要求1至4任一项所述的合成主乳化剂，其特征在于硬脂酸盐为硬脂酸聚氧乙烯酯。

6.一种根据权利要求1或3或4或5所述的合成主乳化剂的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：将所需量的长碳链聚酰胺基胺型乳化剂、复合磺酸盐、硬脂酸盐混合后在温度120℃至210℃条件下，反应3小时至7小时，即得到合成主乳化剂。

7.一种以权利要求1至5所述的合成主乳化剂为原料组成的抗高温油基钻井液，其特征在于原料按质量百分比计包括合成主乳化剂1%至3%，辅乳化剂1%至3%，有机土0.8%至2%，氧化钙0.5%至1%，降滤失剂1%至3%，加重剂5%至40%，余量为基油和氯化钙盐水的混合液。

8.根据权利要求7所述的抗高温油基钻井液，其特征在于辅乳化剂为hlb值为7.5的聚氧二烯二油酸酯和hlb值为8的聚氧丙烯硬脂酸酯的混合物，聚氧二烯二油酸酯和聚氧丙烯硬脂酸酯的重量比为1:1至3；或/和，有机土为膨润土经过季铵盐类表面活性剂处理后形成的亲油粘土。

9.根据权利要求7或8所述的抗高温油基钻井液，其特征在于降滤失剂为褐煤；或/和，加重剂为密度大于4.25g/cm3的重晶石。

10.根据权利要求7或8或9所述的抗高温油基钻井液，其特征在于基油为柴油，氯化钙盐水浓度为20wt%至30wt%，基油和氯化钙盐水的混合液中，基油与氯化钙盐水体积比为70:30至90:10。

技术总结本发明涉及钻井液技术领域，是一种合成主乳化剂及其制备方法和抗高温油基钻井液，前者原料按质量份数计包括长碳链聚酰胺基胺型乳化剂2份至6份，复合磺酸盐2份至6份，硬脂酸盐1份至3份，所述长碳链聚酰胺基胺型乳化剂碳链长度为C<subgt;10</subgt;至C<subgt;14</subgt;。本发明的合成主乳化剂粘度效应低，破乳电压高，是一种高效能的主乳化剂，能够在油基钻井液中能起到很好的乳化、润湿、分散作用，抗高温油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性、沉降稳定性、体系性能稳定和很强的抑制性能够满足高黏土矿物储层段钻井作业和高温高压储层钻井作业的需要。技术研发人员：刘灵,乔东宇,王学成,张抒夏,李志远,宗泽斌,唐豹受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/20