一种油基钻井液用润湿剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于钻井液，具体涉及一种油基钻井液用润湿剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、与水基钻井液相比较，通常油基钻井液切力较低，因此，当亲水性的钻屑和重晶石等固体颗粒存在于油基钻井液中时，会引起沉降，从而破坏油基钻井液的稳定性。为了避免沉降问题的发生，人们在油基钻井液中加入润湿剂。润湿剂是一种具有两亲结构的表面活性剂，润湿剂分子中亲水的一端具有较强的亲合力，可以与固体表面相结合。当润湿剂分子结合在固体表面时，会将亲油端指向油相，使原本亲水的固体表面便转变为亲油，这一过程被称为润湿反转。随着油基钻井液的推广，特别是在高密度体系中，润湿剂的使用越来越频繁，加量越来越大，起到了越来越重要的作用。

2、目前市面上存在多种润湿剂，大多采用油酸、司盘类、烷基聚醚类等，但是在使用过程中均出现了一定的问题，特别是在高温下出现了润湿失效、加入后钻井液破乳电压下降大、润湿不强等问题。

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润湿剂及其制备方法和应用。本发明提供的油基钻井液抗高温、润湿效果好、对钻井液性能影响小。

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润湿剂，以质量份数计，包括n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸25～45份、烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚25～55份和脂肪酸15～45份；

4、所述n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸中烃基的c原子个数为18～46个；

5、所述烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚中环氧乙烷聚合单体个数为2～6个。

6、优选地，所述n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸为n,n′-双棕榈酰基乙二胺二乙酸、n,n′-双月桂酰基乙二胺二乙酸、n,n′-双油酰基乙二胺二乙酸、n,n′-双妥尔油酰基乙二胺二乙酸、n,n′-双棕榈酰基丙二胺二乙酸、n,n′-双月桂酰基丙二胺二乙酸、n,n′-双油酰基丙二胺二乙酸、n,n′-双妥尔油酰基丙二胺二乙酸、n,n′-双棕榈酰基丁二胺二乙酸、n,n′-双月桂酰基丁二胺二乙酸、n,n′-双油酰基丁二胺二乙酸和n,n′-双妥尔油酰基丁二胺二乙酸中的一种或几种。

7、优选地，所述n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸的制备方法包括以下步骤：

8、以质量份数计，将35～65份二元胺和55～65份水混合，向所得混合液中加入25～55份氯乙酸水溶液，加热，调节加热体系的ph值至9～11，发生酸碱反应，得到二元胺二乙酸；

9、将所述二元胺二乙酸、25～55份烃基酰氯和1～3份第一催化剂混合，进行酰胺化反应，得到n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸。

10、优选地，所述第一催化剂为碱溶液，所述碱溶液中的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述碱溶液的浓度为15～25wt％。

11、优选地，所述烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚的制备方法包括以下步骤：

12、以质量份数计，将10～20份二乙醇胺和0.2～1.2份第二催化剂混合，加热，向所得热混合液中加入3～12份环氧乙烷，进行缩聚反应，向所得缩聚产物中加入85～97份封端剂烷醇酰胺，进行封端反应，调节所得封端产物的ph值至6～7，得到烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚。

13、优选地，所述烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚中的封端剂烷醇酰胺为椰子油二乙醇酰胺6501、椰子油二乙醇酰胺6502、椰子油二乙醇酰胺6503和油酸二乙醇酰胺中的一种或两种。

14、优选地，所述第二催化剂为碱溶液，所述碱溶液中的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述碱溶液的浓度为15～25wt％。

15、优选地，所述脂肪酸包括妥尔油酸、大豆油酸和椰子油酸中的一种。

16、本发明还提供了上述技术方案所述油基钻井液用润湿剂的制备方法，包括以下步骤；

17、以质量份数计，将25～45份n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸、25～55份烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚和15～45份脂肪酸混合，加热，得到所述油基钻井液用润湿剂。

18、本发明还提供了上述技术方案所述的油基钻井液用润湿剂或上述方案所述制备方法制得的油基钻井液用润湿剂在油基钻井液中的应用。

19、本发明提供了一种油基钻井液用润湿剂，以质量份数计，包括n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸25～45份、烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚25～55份和脂肪酸15～45份；所述n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸中烃基的c原子个数为18～46个；所述烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚中环氧乙烷聚合单体个数为2～6个。本发明中n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸含有独特的双子结构，一个分子中含有两个长链烃基，和两个羧酸极性集团，这样的结构能够更容易在固体表面形成非极性基团朝向气体，极性基团朝向固体的定向排列的吸附层，使其不仅能够更好的吸附在重晶石和岩屑的表面，而且能够更好的分散于油基钻井液中；且双子结构同时含有2个酰胺基和2个羧基，可以更加牢固的吸附于重晶石和岩屑的表面，使其不仅具有良好的润湿性，而且具有更好的耐温性能；烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚采用已有的烷醇酰胺，再接上若干的环氧乙烷链，并采用醇胺封端，使其极性更强、吸附基团更多，能够更加牢固的吸附于重晶石和岩屑的表面，从而使其具有良好的润湿性、抗温性能；多种表面活性剂复配，通过控制比例，产生协同作用，使得在油基钻井液中固体表面吸附更加致密、牢固，也进一步提高了润湿剂的润湿作用，同时也提高了润湿剂的抗高温性能，避免高温下解吸附，且复配后的润湿剂含有的多种极性基团，如胺基、羧基、酰胺基等，在钻井液中会产生氢键作用，能够增强油基钻井液的稳定性。

20、同时，该润湿剂的亲水基团中含有大量的胺基、羧基、酰胺基等，且含有一定长度的亲油链，使得该润湿剂具有乳化性能，所以加入油基钻井液中后可以在一定程度上增强体系的乳化性，不会降低体系的破乳电压，对油基钻井液影响小；具有高抗温性能可避免高温下解吸附；具有多种极性基团，有良好的润湿性。通过测试结果可知，本发明得到的抗温型油基钻井液用润湿剂在150℃、180℃、210℃的沉降体积均小于3.4，说明本发明得到的油基钻井液用润湿剂具有良好的润湿性和抗温性，应用于钻井液体系中，破乳电压升高，结构不变，但塑性粘度略有降低，高温高压失水降低，180℃静置稳定性良好。

21、本发明还提供了油基钻井液用润湿剂的制备方法，该润湿剂由于所使用的分子量均较小，所以其低温流动性好，便于现场的使用，利于工业生产。

技术特征：

1.一种油基钻井液用润湿剂，其特征在于，以质量份数计，包括n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸25～45份、烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚25～55份和脂肪酸15～45份；

2.根据权利要求1所述的油基钻井液用润湿剂，其特征在于，所述n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸为n,n′-双棕榈酰基乙二胺二乙酸、n,n′-双月桂酰基乙二胺二乙酸、n,n′-双油酰基乙二胺二乙酸、n,n′-双妥尔油酰基乙二胺二乙酸、n,n′-双棕榈酰基丙二胺二乙酸、n,n′-双月桂酰基丙二胺二乙酸、n,n′-双油酰基丙二胺二乙酸、n,n′-双妥尔油酰基丙二胺二乙酸、n,n′-双棕榈酰基丁二胺二乙酸、n,n′-双月桂酰基丁二胺二乙酸、n,n′-双油酰基丁二胺二乙酸和n,n′-双妥尔油酰基丁二胺二乙酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的油基钻井液用润湿剂，其特征在于，所述n,n′-双烃基酰基二元胺二乙酸的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的油基钻井液用润湿剂，其特征在于，所述第一催化剂为碱溶液，所述碱溶液中的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述碱溶液的浓度为15～25wt％。

5.根据权利要求1所述的油基钻井液用润湿剂，其特征在于，所述烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求1或5所述的油基钻井液用润湿剂，其特征在于，所述烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚中的封端剂烷醇酰胺为椰子油二乙醇酰胺6501、椰子油二乙醇酰胺6502、椰子油二乙醇酰胺6503和油酸二乙醇酰胺中的一种或两种。

7.根据权利要求5所述的油基钻井液用润湿剂，其特征在于，所述第二催化剂为碱溶液，所述碱溶液中的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述碱溶液的浓度为15～25wt％。

8.根据权利要求1所述的油基钻井液用润湿剂，其特征在于，所述脂肪酸包括妥尔油酸、大豆油酸和椰子油酸中的一种。

9.权利要求1～8任一项所述油基钻井液用润湿剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

10.权利要求1～8任一项所述的油基钻井液用润湿剂或权利要求9所述制备方法制得的油基钻井液用润湿剂在油基钻井液中的应用。

技术总结本发明提供了一种油基钻井液用润湿剂及其制备方法和应用，具体涉及钻井液技术领域。本发明提供的油基钻井液用润湿剂，以质量份数计，包括N,N′‑双烃基酰基二元胺二乙酸25～45份、烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚25～55份和脂肪酸15～45份；所述N,N′‑双烃基酰基二元胺二乙酸中烃基的C原子个数为18～46个；所述烷醇酰胺封端的聚氧乙烯醚中环氧乙烷聚合单体个数为2～6个。本发明提供的润湿剂中含有强极性基团、双子结构及一个分子中含多种亲水极性基团，这些极性基团及特殊结构能够牢固的吸附于岩屑和重晶石的表面，同时多种表面活性剂协同作用，使得润湿剂吸附地更加牢固，可以更好的润湿，在高温下也不易解吸附。技术研发人员：秦波波,罗春芝,叶礼圆,周博受保护的技术使用者：荆州市学成实业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4