一種油基鉆井液用固體乳化劑及制備方法以及在油基鉆井液的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油基鉆井液用固體乳化劑及制備方法以及在油基鉆井液的應(yīng)用。制備方法：在有機酸中加入二乙烯三胺，并加入催化劑，加熱到175~185℃，反應(yīng)1~3小時，得到中間產(chǎn)物，代號AMI-1。將反應(yīng)溫度降至90~120℃，加入酸酐，繼續(xù)反應(yīng)2~4小時，冷卻至室溫后，產(chǎn)物為棕褐色的固體，利用粉碎機將其粉碎，得到棕紅色的固體粉末，即本發(fā)明的乳化劑，代號EmuL-S。該乳化劑對柴油、白油和合成基均具有很好的乳化效果，而且具有較強的抗溫能力，配合使用有機土、降濾失劑、潤濕劑以及加重材料等處理劑可以構(gòu)建高性能的油基鉆井液體系；同時由于該乳化劑是粉末狀的固體，受環(huán)境影響小，儲存、運輸都很方便。
【專利說明】一種油基鉆井液用固體乳化劑及制備方法以及在油基鉆井液的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油基鉆井液及固體乳化劑，特別涉及一種油基鉆井液用固體乳化劑及制備方法以及在油基鉆井液的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井液是指在鉆探過程中孔內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)。鉆井液按分散介質(zhì)(連續(xù)相)可分為水基鉆井液、油基鉆井液、氣體型鉆井流體等。和水基鉆井液以及氣體型鉆井流體相t匕，油基鉆井液具有很強的抑制性能、能夠穩(wěn)定井壁、防止坍塌、具有很好的抗溫性能和潤滑性能，適合于深井、大斜度井、高溫井等高難度井和復(fù)雜地層的鉆探。油基鉆井液是以水為分散相，油為連續(xù)相，并添加適量的乳化劑、潤濕劑、有機土和加重劑等形成的乳狀液體系，其本質(zhì)是油包水的不穩(wěn)定乳狀液體系，因此，乳化劑在其中占據(jù)至關(guān)重要的位置。
[0003]《西南石油學(xué)報》雜志于2000年8月第3期刊登了一篇題為“抗高溫高密度低毒油包水鉆井液的乳化劑優(yōu)選和研制”的資料，介紹了一類有機酸酰胺和有機酸組成的主乳化劑XNEMUL，該乳化劑是一種一種橙色的粘稠液體。雖然其抗溫性能優(yōu)良，但是過高的粘度影響了該產(chǎn)品的運輸和使用。
[0004]中國專利CN102027092B、歐洲專利EP2138549A1和美國專利20110306523 Al分別公布了一類基于多胺和脂肪酸/羧酸的聚酰胺乳化劑，該乳化劑具有高活性以及能夠提高鉆井液粘度的特點，但是該乳化劑具有很高的粘度，需要加入少量礦物油以及多元醇或者多元醇醚基添加劑來獲得更低的粘度，以便獲得更好的流動性，特別是低溫下的流動性。
[0005]美國專利20030162668 Al和美國專利6620770B1公布了一種聚酰胺類乳化劑的合成方法:該乳化劑由兩部分組成:(A)末端為羧酸的聚酰胺；(B)妥爾油脂肪酸和松香酸以及其于雙親烯體D-A反應(yīng)的混合物，其中組分B的脂肪酸和松香酸來自于粗妥爾油。該乳化劑同樣具有較高的粘度，當(dāng)組分B中含有30%的粗妥爾油混酸時，將導(dǎo)致乳化劑粘度過高無法使用。
[0006]常規(guī)的乳化劑大多是粘度較高的液體，為了便于運輸、取樣以及鉆井液的配制，通常需要加入一定量的稀釋劑以便達到具有更高流動性的目的。但是加入稀釋劑會造成資源的浪費以及環(huán)境的污染，而且乳化劑的性質(zhì)容易受到存放條件(溫度、濕度等)、存放時間以及運輸條件的影響。因此有必要開發(fā)受環(huán)境影響小，包裝簡便，易于運輸?shù)墓腆w乳化劑。
[0007]美國專利20070259790 Al公布了一類油基鉆井液用固體乳化劑的合成工藝:將聚酰胺脂肪酸陰離子表面活性劑與金屬氫氧化物進行中和反應(yīng)，制備相應(yīng)的脂肪酸金屬皂，然后對其進行噴霧干燥，得到固體狀的乳化劑。該方法的缺點是步驟較多，需要耗費較多的能量。
[0008]美國專利20070167333 Al對上述的方法進行了改進:將聚酰胺脂肪酸陰離子表面活性劑直接與固體氧化鈣(或者氫氧化鈣)進行反應(yīng)得到金屬皂化物，產(chǎn)物呈現(xiàn)固體狀。但是反應(yīng)過程中需要加熱，而且需要在反應(yīng)前后或者反應(yīng)中加入碳酸鈣或者高嶺石等惰性填充物，起到防止聚結(jié)的作用。該方法同樣存在步驟繁多，工藝復(fù)雜的缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種油基鉆井液用固體乳化劑及制備方法以及在油基鉆井液的應(yīng)用。
[0010]一種油基鉆井液用固體乳化劑，其技術(shù)方案是:該乳化劑為酰胺類表面活性劑，其結(jié)構(gòu)式為:
【權(quán)利要求】
1.一種油基鉆井液用固體乳化劑，其特征是:該乳化劑為酰胺類表面活性劑，其結(jié)構(gòu)式為:
2.一種如權(quán)利要求1所述的油基鉆井液用固體乳化劑的制備方法，其特征是由以下方法制成: 在裝有攪拌器、回流冷凝管、以及分水器的反應(yīng)器中，加入Imol的有機酸，加熱到90-120°C時，加入Imol的二乙烯三胺，并加入質(zhì)量百分比為0.1~0.4%的二環(huán)己基碳二亞胺作為催化劑，繼續(xù)升溫到175~185°C，待分水器中出現(xiàn)水滴開始計時，繼續(xù)反應(yīng)1~3小時即可得到中間產(chǎn)物，代號AM1-1，得到中間產(chǎn)物之后，將溫度降至9(T120°C，加入2mol的酸酐，繼續(xù)反應(yīng)2~4小時，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物為棕褐色的液體，趁熱倒出，冷卻至室溫后，產(chǎn)物為棕褐色的固體，利用粉碎機將其粉碎，得到棕紅色的粉末狀固體，即本發(fā)明的乳化劑，代號EmuL-S0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油基鉆井液用固體乳化劑的制備方法，其特征是:所述的有機酸采用油酸、棕櫚酸、月桂酸或妥爾油脂肪酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油基鉆井液用固體乳化劑的制備方法，其特征是:所述的酸酐采用馬來酸酐。
5.一種采用權(quán)利要求1所述的固體乳化劑在油基鉆井液的應(yīng)用，其特征是包括以下成分制成:70~90% (體積分數(shù))的基礎(chǔ)油、10~30% (體積分數(shù))的鹽水、1.5~2.7% (重量/體積)的所述固體乳化劑EmuL-SU.5^2.5% (重量/體積)的有機土、1.5^2.5% (重量/體積)的潤濕劑、3~3.5% (重量/體積)的油基降濾失劑、2% (重量/體積)的氧化鈣以及加重材料，所述加重材料的加入量使得該鉆井液的密度為1.2~2.0g/cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述固體乳化劑在油基鉆井液的應(yīng)用，其特征是:所述的基礎(chǔ)油采用柴油、白油或者氣制油中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述固體乳化劑在油基鉆井液的應(yīng)用，其特征是:所述的鹽水為氯化鈣水溶液，所述鹽水的濃度為20~30wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述固體乳化劑在油基鉆井液的應(yīng)用，其特征是:所述的有機土為蒙脫石季銨鹽類表面活性劑改性的產(chǎn)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述固體乳化劑在油基鉆井液的應(yīng)用，其特征是:所述的潤濕劑采用卵磷脂、十六烷基三甲基溴化銨或咪唑啉兩性表面活性劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求5固體乳化劑在油基鉆井液的應(yīng)用，其特征是:所述的油基降濾失劑采用氧化浙青、磺化浙青或腐植酸酰胺；所述的加重材料采用石灰石、重晶石、赤鐵礦以及它們的任一比例 的混合物。
【文檔編號】C07C231/12GK103980869SQ201410162602
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】王旭東, 郭保雨, 王寶田, 陳二丁, 何興華, 張海青, 王俊, 楊龍波, 祁亞男, 鐘春 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司