一种钻井液用乳化石蜡、制备方法及稳定性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种钻井液用乳化石蜡、制备方法及稳定性评价方法。乳化石蜡是由包括以下组分的原料制备而得：水100重量份；石蜡30～43重量份；矿物油28～60重量份；复合乳化剂10～25重量份；复合乳化剂由多元醇脂类非离子表面活性剂和聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂组成，其中多元醇脂类非离子表面活性剂为Span和Tween系列表面活性剂；三者的重量比为：(1.5～5)：1：(0.5～6)。制备方法包括：采用转相乳化法制备所述钻井液用乳化石蜡，其中转相环境为弱酸性。评价方法包括：通过乳液温度的反复升、降，依靠冷热温度刺激检验乳液界面膜强度，来评价乳化石蜡的稳定性。本发明专利技术的乳化石蜡粒径小，并且润滑性、稳定性好。

Paraffin emulsion, preparation method and stability evaluation method for drilling fluid

The invention discloses a emulsified paraffin for drilling fluid, a preparation method and a stability evaluation method. Paraffin emulsion is composed of the following components of the prepared water: 100 weight parts; paraffin 30 to 43 parts by weight of mineral oil; 28 to 60 portions; emulsifier 10 to 25 parts by weight of a polyol compound emulsifier; lipid nonionic surfactant and nonionic surface active agent the polyol lipid composition, nonionic surfactant Span and Tween series surfactants; three weight ratio: (1.5 ~ 5):1: (0.5 ~ 6). The preparation method includes the preparation of emulsified paraffin for the drilling fluid by the phase inversion emulsification method, in which the transition phase environment is weak acidic. The evaluation methods include: To evaluate the stability of emulsion wax through the emulsion temperature rise and fall, and to test the strength of emulsion boundary film by the stimulation of cold and hot temperature. The invention of the paraffin emulsion particle size and lubricity, good stability.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用乳化石蜡、制备方法及稳定性评价方法
本专利技术涉及石油钻井领域，进一步地说，是涉及一种钻井液用乳化石蜡、制备方法及稳定性评价方法。
技术介绍
钻井液用乳化石蜡按其形态可分为乳液类和固体类，由于固体乳化石蜡具有稳定性好、运输便利等优势，成为研究的热点，也常见技术文献报道，但固体乳化石蜡需在温水中溶解乳化，且自身分散性差，相同润滑效果时需更高的添加量，造成施工成本高、乳化难度大等问题。稳定性良好的乳液类乳化石蜡一直以来都是市场追求的理想产品，因此，开发一种稳定性好、粒径小，具有较长保质期的乳液乳化石蜡对于油田钻井具有重要意义。专利CN1861736A公开了一种利用钠基膨润土负载表面活性剂制备钻井液用固体润滑剂的方法，但是其现场调配使用时需加入柴油，使用便利性不佳，且柴油具有较强的荧光性，对测录井产生干扰。专利CN1183231C利用表面活性剂与熔融石蜡混合后降温冷却成型，制备出了一种固体自乳化石蜡，解决了产品的稳定性及运输性难题，但石蜡现场调配使用时，需在热水中溶解乳化，施工难度大。专利CN103013466A利用半干法将制得的液体石蜡浸入高分子材料，再经低温烘干、粉碎，制得钻井液用粉剂固体石蜡，解决了固体石蜡分散性差、润滑效果不佳的难题，但产品生产工艺复杂，成本高，低温干燥耗时长，能耗高，不利于产品的市场推广。专利号为CN201210276776.7的专利发布了一种人造板用石蜡乳液制备方法，制得的乳化石蜡具有良好的抗酸、抗碱等性能，但乳液粒径偏大、稳定性较差。专利CN103694970A、CN104311838A均是在石蜡乳液的制备过程中加入增稠提粘类物质，提高乳液颗粒的悬浮稳定性，虽经过长时间存放无破乳分层现象，但也导致产品粘稠度过大，水中分散性变差，现场调配使用困难。专利CN103980867A采用反相乳化法制备出了一种抗低温的纳米石蜡乳液，在制备过程中加入氯化钾、丙二醇等防冻物质，虽降低了石蜡乳液的凝点，但也使乳液的平均粒径升高至200～400nm，乳液平均粒径变大，分子热运动不足以抵消颗粒的自由沉降趋势，长时间存放后会出现破乳析蜡、分层结块等不稳定现象。分析现有乳液类乳化石蜡的制备方法，不同程度的存在以下几点不足：(1)乳化石蜡普遍存在稳定性差、粒径大等问题。乳液类乳化石蜡是一种热力学不稳定的水包油体系，有自发破乳分层的趋势，粘度低、粒径大的乳液自身悬浮稳定性较差，易发生颗粒间的聚结沉降。应加强乳化分散工艺的研究，调控乳液颗粒范围接近纳米级(≤100nm)，同时通过工艺优化适当提高乳液粘度，但避免增稠类高分子物质的添加，影响乳液在水中的快速分散性。(2)对乳液类乳化石蜡的稳定性缺少有效评价手段。破乳电压仪适用于油包水乳液的稳定性分析；高速离心机无法鉴别亚微米级水包油乳液的离心稳定性；短时间存放观察局限性较大，无法提供理论指导。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种钻井液用乳化石蜡、制备方法及稳定性评价方法。按本专利技术制备的乳化石蜡平均粒径小于200纳米，且具有良好的润滑性，较高的稳定性，可应用于30～150℃钻井作业中，对后续录井作业无不良影响。本专利技术的目的之一是提供一种钻井液用乳化石蜡。所述乳化石蜡是是由包括以下组分的原料制备而得，各组份以重量份数计：复合乳化剂由多元醇脂类非离子表面活性剂和聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂组成，其中多元醇脂类非离子表面活性剂为Span和Tween系列表面活性剂；Span系列表面活性剂、Tween系列表面活性剂、聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂三者的重量比为：(1.5～5)：1：(0.5～6)；优选(1.8～3):1:(0.5～1.8)，更优选(1.6～2.0):1:(0.8～1.2)。Tween系列表面活性剂优选为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween-80)、失水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚(Tween-60)、失水山梨醇单脂肪酸酯聚氧乙烯醚(Tween-40)中的一种或几种；Span系列表面活性剂优选为失水山梨醇单油酸酯(Span-80)、失水山梨醇单硬脂酸酯(Span-60)、失水山梨醇单脂肪酸酯(Span-40)中的一种或几种；聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂优选为壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)、烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)中的一种；石蜡为半精炼石蜡，可以为“54#半精炼石蜡、56#半精炼石蜡、58#半精炼石蜡、54#精炼石蜡、56#精炼石蜡、58#精炼石蜡，其中优选56#半精炼石蜡”；矿物油可采用本领域通常的矿物油，如白油和液体石蜡，白油可以优选为“5#工业白油、7#工业白油、10#工业白油，其中更优选5#工业白油”。所述乳化石蜡的平均粒径小于200nm，优选小于150nm。本专利技术的目的之二是提供一种钻井液用乳化石蜡的制备方法。包括：所述组分按所述用量采用转相乳化法制备所述钻井液用乳化石蜡；其中，用酸溶液调整体系pH值在4～6之间。酸溶液为醋酸溶液、盐酸溶液或者硫酸溶液中的一种，优选盐酸溶液，其浓度范围为1.0mol/L～2.0mol/L，优选1.4mol/L～1.8mol/L。专利技术人经过研究发现，弱酸性环境下转相得到的乳化石蜡粘度适中、平均粒径较小，水中分散性好。按照惯性思维逻辑以及现有的表面活性剂理论，非离子表面活性剂稳定性较高，不易受酸碱影响，所以现有技术未去考察转相环境对乳液粒径及分散性的影响。但是专利技术人突破传统思维，经过研究发现酸溶液对相转变过程影响显著，且起到积极的正面作用(颜色由乳白色变为莹蓝色、粒径由210nm突降至150nm以下、静置水中呈云雾状快速自由分散)。具体包括以下步骤：1)石蜡和矿物油混合，置于水浴中溶解，加入复合乳化剂，搅拌10～20min；2)缓慢加入78～85℃的热水，水加入量不大于总水量的1/2，加水速率为5～10份/min，搅拌20～40min后，加入醋酸水溶液调整体系pH值在4～6之间；3)再次缓慢加入剩余热水，加水速率为5～10份/min，搅拌20～40min，降温至40℃以下，制得所述钻井液用乳化石蜡；水浴温度为75～85℃；搅拌转速为300～500r/min。本专利技术乳化石蜡的合成方法采用转相乳化法。具体可采用以下步骤：将称量好的石蜡、矿物油倒入三口烧饼，置于85℃的恒温水浴中，待石蜡完全融化后搅拌10min，加入称量好的复合乳化剂，转速300rpm搅拌20min后，缓慢加入85℃的热水，加水速率5～10份/min，搅拌30min后，加入10％醋酸水溶液调整体系pH值在4～6之间，再次缓慢加入85℃的热水，加水速率5～10份/min，搅拌30min，降温至40℃倒入样品瓶，即是钻井液用乳化石蜡。本专利技术的目的之三是提供一种乳化石蜡的稳定性评价方法。包括：通过乳液温度的反复升、降，依靠冷热温度刺激检验乳液界面膜强度，来评价乳化石蜡的稳定性。具体地，将乳化石蜡样品放置于80℃环境下3小时后取出，再置于-30℃环境下3小时后取出，反复2次。本专利技术创新性的将“时温等效原理”引入水包油乳液的稳定性评价中，通过产品在高温条件下的短期存放，定性指导产品的长期存放稳定性。根据以往文献或专利报道，对于乳液的稳定性评价基本依赖原始的观察法或离心法，不仅延误实验进度也存在较大的局本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液用乳化石蜡，其特征在于所述乳化石蜡是由包括以下组分的原料制备而得，各组份以重量份数计：

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用乳化石蜡，其特征在于所述乳化石蜡是由包括以下组分的原料制备而得，各组份以重量份数计：所述石蜡为半精炼石蜡；所述复合乳化剂由多元醇脂类非离子表面活性剂和聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂组成，其中多元醇脂类非离子表面活性剂为Span和Tween系列表面活性剂；Span系列表面活性剂、Tween系列表面活性剂、聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂三者的重量比为：(1.5～5)：1：(0.5～6)。2.如权利要求1所述的钻井液用乳化石蜡，其特征在于：Span系列表面活性剂、Tween系列表面活性剂、聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂三者的重量比为：(1.8～3):1:(0.5～1.8)。3.如权利要求2所述的钻井液用乳化石蜡，其特征在于：Span系列表面活性剂、Tween系列表面活性剂、聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂三者的重量比为(1.6～2.0):1:(0.8～1.2)。4.如权利要求1所述的钻井液用乳化石蜡，其特征在于：所述乳化石蜡的平均粒径小于200nm。5.如权利要求4所述的钻井液用乳化石蜡，其特征在于：所述乳化石蜡的平均粒径小于150nm。6.一种如权利要求1～5之一所述的钻井液用乳化石蜡的制备方法其特征在于所述方法包括：所述组分按所述用量采用转相乳化法...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱在磊，孟庆生，朱兵，聂育志，陈红壮，李洁，王浩仁，马鹏，
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石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11