一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法、油基钻井液

本发明属于钻井液，具体涉及一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法、油基钻井液。

背景技术：

1、今年来，随着我国的非常规油气资源开发的启动，对油基钻井液有了越来越多的需求，而非常规油气田大多埋藏深、井下情况复杂，所以需要钻井液具有更良好的性能，而油基钻井液由于具有抗温、抗盐、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度小等诸多优点，使其在该类井中得到了广泛的应用。乳化剂属于油基钻井液的最核心的处理剂之一，主要用于保证油包水钻井液的稳定性和改善纯油基钻井液的流变性。

2、但是目前市场上使用的油基钻井液乳化剂只能完成150℃以下的施工作业，当温度超过150℃后，由于乳化剂本身的结构或某些基团在高温下分解或产生其他的反应，使乳化效果减弱或消失，导致油基钻井液破乳，从而导致井下事故的发生。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法、油基钻井液。本发明提供的油基钻井液用乳化剂抗高温性能良好。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种油基钻井液用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、以质量份数计，将溶剂苯系物、8～25份共轭烯烃和15～35份顺丁烯二酸酐混合，进行1,4加成反应，得到含有酸酐基的环状不饱和化合物；

5、将所述含有酸酐基的环状不饱和化合物、35～65份长链烯烃和8～20份含有氮乙烯基的杂环化合物混合，进行聚合反应，向所得聚合产物中加入阻聚剂终止聚合反应，得到含有酸酐基的聚合物，将所述含有酸酐基的聚合物进行水解反应，酸酐基转化为羧基，得到含环状的多烷基多羧基梳型聚合物；所述长链烯烃的c原子个数≥10；

6、将55～85份二聚羧酸和8～25份氨基酸混合，进行第一酰胺化反应，向所得第一酰胺化反应产物中加入5～20份二醇胺，进行第二酰胺化反应，得到双烷基双极性基团的化合物；

7、将所述20～40份含环状的多烷基多羧基梳型聚合物、8～25份双烷基双极性基团的化合物、15～35份妥尔油酸、5～20份脂肪酸聚氧乙烯醚和8～25份轻质石油混合，升温，冷却得到抗高温油基钻井液用乳化剂。

8、优选地，所述含有氮乙烯基的杂环化合物包括氮乙烯基吡咯烷酮、氮乙烯基咪唑和氮乙烯基嘧啶中的一种；

9、所述阻聚剂包括硝基苯、间硝基氯苯、间二硝基苯、2,4-二硝基氯苯和三硝基苯中的一种。

10、优选地，所述溶剂苯系物包括苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯中的一种；

11、所述共轭烯烃包括1,3丁二烯、1,3戊二烯和1,3己二烯中的一种；

12、所述长链烯烃包括十烯烃、十一烯烃、十二烯烃、十三烯烃、十四烯烃、十五烯烃、十六烯烃、十七烯烃和十八烯烃中的一种。

13、优选地，所述二聚羧酸包括二聚油酸、二聚月桂酸和二聚棕榈酸中的一种；

14、所述氨基酸包括丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和色氨酸中的一种。

15、优选地，所述1,4加成反应的温度为90～110℃，时间为1～3h。

16、优选地，所述聚合反应的温度为90～110℃，时间为1～3h。

17、优选地，所述水解反应的温度为90～110℃，时间为0.5～2h。

18、优选地，所述第一酰胺化反应和第二酰胺化反应的温度独立地为170～200℃，时间独立地为1～4h。

19、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的油基钻井液用乳化剂。

20、本发明还提供了一种油基钻井液，包括权利要求9所述的油基钻井液用乳化剂。

21、本发明提供了一种油基钻井液用乳化剂的制备方法，包括以下步骤；以质量份数计，将溶剂苯系物、8～25份共轭烯烃和15～35份顺丁烯二酸酐混合，进行1,4加成反应，得到含有酸酐基的环状不饱和化合物；将所述含有酸酐基的环状不饱和化合物、35～65份长链烯烃和8～20份含有氮乙烯基的杂环化合物混合，进行聚合反应，向所得聚合产物中加入阻聚剂终止聚合反应，得到含有酸酐基的聚合物，将所述含有酸酐基的聚合物进行水解反应，酸酐基转化为羧基，得到含环状的多烷基多羧基梳型聚合物；所述长链烯烃的c原子个数≥10；将55～85份二聚羧酸和8～25份氨基酸混合，进行第一酰胺化反应，向所得第一酰胺化反应产物中加入5～20份二醇胺，进行第二酰胺化反应，得到双烷基双极性基团的化合物；将所述20～40份含环状的多烷基多羧基梳型聚合物、8～25份双烷基双极性基团的化合物、15～35份妥尔油酸、5～20份脂肪酸聚氧乙烯醚和8～25份轻质石油混合，升温，冷却得到抗高温油基钻井液用乳化剂。本发明中含环状的多烷基多羧基梳型聚合物在亲油端引入了环状结构，不仅改善了产品的流动性而且避免了分子在高温下发生卷曲，独特的链状结构，使得乳化剂具有良好的乳化和抗温能力，亲水端引入氮乙烯基和双羧基结构，使得该乳化剂在乳液表面更加紧密排列，形成稳定的乳化膜，增强乳状稳定性；双烷基双极性基团的化合物利用二聚羧酸和氨基酸、醇酰胺反应，得到的组分含有羧基、酰胺基、胺基、酯基等极性基团，使得该乳化剂不仅能够形成良好的乳化膜而且具有的强极性基团，同时能够很好的吸附于岩屑和重晶石表面，在高温下不易破乳和解吸附，达到抗温的能力；本发明将四种不同的组分(含环状的多烷基多羧基梳型聚合物、双烷基双极性基团的化合物、妥尔油酸和脂肪酸聚氧乙烯醚)复合，控制比例，达到协同作用，使得形成的乳化膜更加的稳定，对固相的吸附更加的牢固，高温下不易解吸附，从而在高温下具有更强的乳化性和稳定性。

22、此外，环状基团的引入，使得乳化剂的凝固点和粘度更低，便于现场的使用。

23、本发明在制备环状不饱和化合物时，采用苯系物作为溶剂，易于回收，可降低成本，减少废水的产生。本发明的制备方法操作简便，产生废水少实现绿色生产，且生产成本适中，利于工业生产。

24、通过测试结果可知，本发明得到的抗高温油基钻井液用乳化剂在150～220℃高温下均具有良好的乳化率，220℃老化后乳化率均超过97％，220℃老化后破乳电压均超过800v，表现出良好的抗温能力。

25、本发明还提供了上述乳化剂在抗高温油基钻井液中的应用，该钻井液体系在220℃滚动后，体系稳定，粘度和结构合适，高温高压失水(180℃)均小于3ml，表现出良好的抗高温能力。

技术特征：

1.一种油基钻井液用乳化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有氮乙烯基的杂环化合物包括氮乙烯基吡咯烷酮、氮乙烯基咪唑和氮乙烯基嘧啶中的一种；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂苯系物包括苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯中的一种；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二聚羧酸包括二聚油酸、二聚月桂酸和二聚棕榈酸中的一种；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述1,4加成反应的温度为90～110℃，时间为1～3h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为90～110℃，时间为1～3h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水解反应的温度为90～110℃，时间为0.5～2h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一酰胺化反应和第二酰胺化反应的温度独立地为170～200℃，时间独立地为1～4h。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的油基钻井液用乳化剂。

10.一种油基钻井液，其特征在于，包括权利要求9所述的油基钻井液用乳化剂。

技术总结本发明提供了一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法、油基钻井液，具体涉及钻井液技术领域。本发明提供了油基钻井液用乳化剂的制备方法，包括将溶剂苯系物、共轭烯烃和顺丁烯二酸酐混合，进行1,4加成，得到含有酸酐基的环状不饱和化合物后，与长链烯烃和含有氮乙烯基的杂环化合物进行聚合反应，得到含有酸酐基的聚合物后进行水解，得到含环状的多烷基多羧基梳型聚合物；将二聚羧酸和氨基酸混合，进行第一酰胺化，向所得产物中加入乙醇胺进行第二酰胺化，得到双烷基双极性基团的化合物；将含环状的多烷基多羧基梳型聚合物、双烷基双极性基团的化合物、妥尔油酸、脂肪酸聚氧乙烯醚和轻质石油混合，升温，冷却得到抗高温油基钻井液用乳化剂。技术研发人员：王怡迪,秦波波,叶礼圆,王越之受保护的技术使用者：长江大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26