低密度全油基钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低密度全油基钻井液及其制备方法，主要解决现有技术中油基钻井液中乳化液滴及有机土颗粒造成非常规的低压低渗、水敏性且水相活度差异大以及易造成固相损害地层的损害及油基钻井液对水侵耐受性差的问题，本发明专利技术通过以重量分数计包括以下组分：(1)100份的基油；(2)包括主乳化剂(I)和辅助乳化剂(Ⅱ)的复合乳化剂不少于0.5份；(3)0.1～5份的增粘剂；(4)0.5～5份的降滤失剂；(5)0～5份的碱性物质的低密度全油基钻井液及制备方法的技术方案，较好的解决了该问题，可用于非常规的低压低渗、水敏性且水相活度差异大以及易造成固相损害地层油气藏的钻井完井生产工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低密度全油基钻井液及其制备方法，适用于非常规的低压低渗、水敏性且水相活度差异大以及易造成固相损害地层油气藏的钻完井工艺。
技术介绍
随着石油储量的不断减少且开采困难，世界各国纷纷加大了对复杂地层油气资源勘探开发的投入，开发新的油藏已经成为当今各大石油公司发展的迫切要求。目前国内外的油田，尤其是国内大油田相继进入了开发后期，逐渐开始动用一些低压低渗油藏、水敏性且水相活度差异大以及固相损害严重的地层油气藏的勘探开发。这些油气藏的开采难度大，对钻井液密度要求高。为了防止钻井液漏失以及保护油气层，经常需要钻井液的密度低于1.0g/cm3。目前满足这一需要的体系都是以气体、油相为密度减轻剂。充气钻井液或泡沫钻井液由于其存在诸多不足，并具有可压缩性，脉冲信号衰减严重，钻水平井、大位移井需要使用MWD时限制了其使用。在低压低渗储层中，常规油基钻井液中或多或少含乳化水，乳化水滴的存在会导致储层发生较为严重的水锁。油基钻井液具有较强的防塌抑制性、润滑性和良好的储层保护性能，尤其可满足强水敏及高温、超高温地层，或者需要钻大位移特殊井及海上水平井等特殊转钻井需要。常规的油基钻井液一般为油包水乳化钻井液，其中的水相常用氯化钙盐水以平衡地层水活度，防止水侵，油包水乳化钻井液(水相含量为l0％～40％)具有润滑性能优良、抑制性强、井壁稳定性和抗温性能好等优点，目前虽然得到广泛应用，但仍存在一定不足，例如钻井液含有大量乳化水滴，塑性黏度高，影响机械钻速，并造成储层乳化液滴堵塞；为保持油包水乳液的稳定性，使用了大量乳化剂，会导致岩石表面由亲水变为亲油，造成储层损害；钻井液水相活度很难通过随时调节以平衡不同易塌地层中水的活度，因此不能确保各种易塌地层不引起水化而使井壁失稳等。因此不适合非常规的低压低渗、水敏性强且水相活度差异大以及易造成固相损害地层油气藏的钻完井工艺。而低密度全油基钻井液不含水，乳化剂用量少，还无需考虑钻井液水相活度与地层水活度的平衡问题，因而全油基钻井液除具有油包水乳化钻井液的优点外，还克服了上述不足。可用于易塌地层、盐膏层，特别是水相活度差异较大的地层，以及能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井。目前针对这方面的研发，由于不能解决携岩的问题，大多是含粘土的全油基钻井液，如CN101215461报道了一种全油合成基钻井液，使用的乳化剂为长碳链脂肪酸酰胺、长碳链烷基苯磺酸钙、聚烯烃羧酸酯中的一种或多种的混合物，尽管具有低毒、环保、对储层伤害小等优点，但其含有有机土，易造成固相损害，并且制备成本高，限制了其推广使用。偶见无粘土的全油基钻井液的报道，但其体系的抗水侵和盐侵的能力较差，也限制了其推广使用。随着现有油田储量日益下降，并且新探区的开采会遇到各种复杂地层及环境，急需进行满足低压低渗油藏、水敏性强且水相活度差异大以及固相损害严重的地层油气藏勘探开发的无粘土全油基钻井液体系，本专利技术所述的正是这种情况下，适合于此类地层的低密度全油基钻井液。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中油基钻井液中乳化液滴及有机土颗粒造成非常规的低压低渗、水敏性强且水相活度差异大以及易造成固相损害地层的损害问题，提供一种低密度全油基钻井液可解决此问题，满足此类地层油气藏常规钻井、大位移特殊井、海上水平井等特殊需要。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的低密度全油基钻井液的制备方法。为了解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种低密度全油基钻井液，包括以下组分：(1)100份的基油；(2)包括主乳化剂和辅助乳化剂的复合乳化剂不少于0.5份，以所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量计；(3)0.1～5份的增粘剂；(4)0.5～5份的降滤失剂；(5)0～5份的碱性物质；其中，所述主乳化剂选自通式(I)所示结构中的至少一种，辅助乳化剂选自式(Ⅱ)所示结构脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸或羧酸盐中的至少一种；以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例满足0＜辅助乳化剂:主乳化剂≤1；通式中，R1为含C8～C30饱和或不饱和烃基，R2为氢或者R3CO，R3为C8～C30饱和或不饱和的烃基，x＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；M为选自氢、钙、镁、钡、锌、铝、或铁中的任意一种离子，R'为C8～C30的烷基，m＝1～10，n＝1～40，p取值范围为1～3中任意整数。上述技术方案中，所述复合乳化剂的加量，以所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量计，优选为0.5～5份；R1、R3优选为C11～C23的饱和或不饱和烃，或C11～C23的饱和烃和不饱和烃的混合烃基，R1、R3更优选为碳原子数为十一、十三、十五、十七、十九、二十一的饱和烃或不饱和烃基，或十一、十三、十五、十七、十九、二十一的饱和烃和不饱和烃的混合烃基；x优选为2～6，更优选为2或3；y优选为1～20，更优选为1～10；z优选为0～30，更优选为0～20。所述R'优选为C8～C20的烷基；M优选为钙、镁、锌或铝，更优选方案为选自钙或锌；m优选为m＝1～5，n优选为n＝5～35，p优选为1或2；以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例优选为辅助乳化剂:主乳化剂＝1:(3～20)；基础油优选为白油、合成油、液体石蜡中的一种或一种以上的混合物；增粘剂优选为顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸烷基酯中的一种或一种以上的混合物；降滤失剂优选为长链有机胺改性的腐植酸，链长优选为C12、C16、C18；碱性物质优选为氧化钙粉末。上述技术方案中，所述辅助乳化剂的制备方法可以是本领域技术人员所熟知的任意一种，可以是此前文献公开的公知的制备方法中的一种。例如但不限定制备方法如下：(1)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的制备：将脂肪醇和环氧乙烷、环氧丙烷按所需配比在反应温度为85～160℃，压力小于0.80MPa表压条件下，钙钡复合化合物为催化剂，反应得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；其中脂肪醇与环氧乙烷、环氧丙烷的摩尔比为1∶1～15∶1～50，催化剂用量为脂肪醇质量的1.0～8.0％；(2)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸(x＝1)的制备：将步骤(1)所合成的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚按所需配比与氯乙酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠和四丁基溴化铵催化剂混合，以甲苯为溶剂，在反应温度60～120℃，反应3～15小时，反应结束后经后处理得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸。其中，脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、氯乙酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠和四丁基溴化铵的摩尔比＝1∶1～4∶1～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低密度全油基钻井液，包括以下组分：(1)100份的基油；(2)包括主乳化剂和辅助乳化剂的复合乳化剂不少于0.5份，以所含主乳化剂和辅助乳化剂的质量计；(3)0.1～5份的增粘剂；(4)0.5～5份的降滤失剂；(5)0～5份的碱性物质；其中，所述主乳化剂选自通式(I)所示结构中的至少一种，辅助乳化剂选自式(Ⅱ)所示结构脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸或羧酸盐中的至少一种；以质量计，所述主乳化剂与辅助乳化剂的比例满足0＜辅助乳化剂:主乳化剂≤1；通式中，R1为含C8～C30脂肪烃基，R2为氢或者R3CO，R3为C8～C30脂肪烃基，x＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；M为选自氢、钙、镁、钡、锌、铝、或铁中的任意一种离子，R'为C8～C30的烷基，m＝1～10，n＝1～40，p取值范围为1～3中任意整数。

【技术特征摘要】
1.一种低密度全油基钻井液，包括以下组分：
(1)100份的基油；
(2)包括主乳化剂和辅助乳化剂的复合乳化剂不少于0.5份，以所含主乳化剂和辅
助乳化剂的质量计；
(3)0.1～5份的增粘剂；
(4)0.5～5份的降滤失剂；
(5)0～5份的碱性物质；
其中，所述主乳化剂选自通式(I)所示结构中的至少一种，辅助乳化剂选自式(Ⅱ)
所示结构脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸或羧酸盐中的至少一种；以质量计，所述主乳化
剂与辅助乳化剂的比例满足0＜辅助乳化剂:主乳化剂≤1；
通式中，R1为含C8～C30脂肪烃基，R2为氢或者R3CO，R3为C8～C30脂肪烃基，x
＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；M为选自氢、钙、镁、钡、锌、铝、或铁中的任意一种
离子，R'为C8～C30的烷基，m＝1～10，n＝1～40，p取值范围为1～3中任意整数。
2.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的基油为柴油、白
油、液体石蜡、合成油中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的R1和R3为C11～
C23的饱和或不饱和烃基、或C11～C23的饱和烃基和不饱和烃基的混合烃基。
4.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的x＝2～6，y＝1～20，
z＝0～30。
5.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的碱性物质为碱金
属碳酸盐、碱金属氧化物、氧化钙或氢氧化钙中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井液，其特征在于所述的增粘剂为顺丁橡

\t胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸烷基酯、天然沥青或氧化沥青中的一种或一种以
上的混合物。
7.根据权利要求1所述的低密度全油基钻井...

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，何秀娟，李应成，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11