一种生物质合成基钻井液用乳化剂、其制备方法和生物质合成基钻井液技术

本发明专利技术提供了一种生物质合成基钻井液用乳化剂，具有式Ⅰ所示的结构：本发明专利技术的乳化剂是将天然材料改性得到，具有原料来源广泛，环保性优良，生物降解性好的特点。通过其分子结构上各基团间的氢键、分子间作用力等，协同有机土、降滤失剂形成空间网状结构。同时，由于含有多个羟基，增强了乳化剂的吸附能力，使得生物质合成基钻井液体系的乳化稳定性、抗温能力、悬浮能力以及滤失量控制能力得到进一步提高，抗温性能优良，可达200℃，具有良好的乳化效果，按照标准实验结果表明，生物质合成基钻井液用乳化剂的LD

【技术实现步骤摘要】
一种生物质合成基钻井液用乳化剂、其制备方法和生物质合成基钻井液


[0001]本专利技术涉及钻井液
，尤其是涉及一种生物质合成基钻井液用乳化剂、其制备方法和生物质合成基钻井液。

技术介绍

[0002]随着环保政策的日趋严格，环保型钻井液越来越受到各方关注，逐渐成为钻井液的主要研究方向。生物质合成基钻井液不仅具有矿物油基钻井液、传统合成基钻井液的润滑、强抑制、重复利用性能，而且具有绿色环保、可生物降解性的优点。目前生物质合成基钻井液体系所选用的乳化剂依旧是针对矿物油基钻井液研发而成，与该类乳化剂相配套的基液主要是柴油、白油等，鉴于矿物油与合成基液结构上的显著不同(极性等理化特性不同)，导致了传统乳化剂与基液的配伍性较差，特别是在高温条件下乳化剂在油水界面容易解吸附而失去作用，导致油水分层，重晶石沉降，严重影响了体系的整体性能。因此，开发生物质合成基钻井液用乳化剂的具有重要意义。
[0003]生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质的通称，包括植物、动物和微生物。生物质原料具有环保、易生物降解、价格低廉等优点，但其抗盐、抗高温能力较差，如果直接作为乳化剂进行使用，势必会造成钻井液稳定性变差。
[0004]因此，对生物质原料进行改性，开发一种环保、易生物降解、抗温能力强、乳化性能优良、适应密度范围广、低油水比的乳化剂具有重要意义。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种生物质合成基钻井液用乳化剂抗温能力强，乳化性能好。
[0006]本专利技术提供了一种生物质合成基钻井液用乳化剂，具有式Ⅰ所示的结构：
[0007][0008]式Ⅰ中，R1为C
10
～C
30
的饱和或不饱和烷基，R2为或
ꢀ‑
NH
‑
，R3为
‑
CH2‑
或
‑
CH(CH3)
‑
，m为1或2，n为2～10。
[0009]优选的，所述R1为C
10
～C
20
的饱和或不饱和烷基；优选的，R1为 C
13
～C
17
的饱和或不饱和烷基。
[0010]本专利技术提供了一种生物质合成基钻井液用乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0011]A)将脂肪酸甲酯、醇胺、催化剂A混合，搅拌，反应，得到第一混合物；
[0012]将多聚甘油、环氧氯丙烷、氢氧化钠混合，搅拌，反应，得到第二混合物；
[0013]B)将第一混合物、第二混合物、催化剂B混合，搅拌，反应，得到生物质合成基钻井
液用乳化剂。
[0014]优选的，步骤A)所述脂肪酸甲酯为棕榈油酸甲酯、大豆油酸甲酯、油酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、芥酸甲酯、棕榈酸甲酯、山嵛酸甲酯或花生酸甲酯的一种或几种；
[0015]所述醇胺为二乙醇胺、异丙醇胺或二异丙醇胺中的一种几种；
[0016]所述催化剂A为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0017]优选的，步骤A)所述脂肪酸甲酯、醇胺和催化剂A摩尔比为 1.0:(0.9～1.1):(0.02～0.08)。
[0018]优选的，所述多聚甘油包括二聚甘油、三聚甘油、四聚甘油、六聚甘油、八聚甘油或十聚甘油中的一种或几种；
[0019]所述催化剂B为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0020]优选的，步骤A)所述多聚甘油、环氧氯丙烷、氢氧化钠摩尔比为 1.0:(1.0～1.2):1.0。
[0021]优选的，步骤B)所述第一混合物、第二混合物、催化剂B的摩尔比为1:(0.9～1.2):(0.05～0.1)。
[0022]优选的，步骤A)中制备第一混合物中：搅拌速度为200～300rpm；反应温度110～140℃、反应时间4～6h；
[0023]制备第二混合物中：搅拌速度300～400rpm、反应温度55～65℃、反应时间6～8h；
[0024]步骤B)中搅拌速度300～400rpm、反应温度100～120℃、反应时间2～3h。
[0025]本专利技术提供了一种生物质合成基钻井液，包括上述技术方案任意一项所述的生物质合成基钻井液用乳化剂或上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到的生物质合成基钻井液用乳化剂。
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供了一种生物质合成基钻井液用乳化剂，具有式Ⅰ所示的结构：本专利技术的乳化剂是将天然材料改性得到，具有原料来源广泛，环保性优良，生物降解性好的特点。通过其分子结构上各基团间的氢键、分子间作用力等，协同有机土、降滤失剂形成空间网状结构。同时，由于含有多个羟基，增强了乳化剂的吸附能力，使得生物质合成基钻井液体系的乳化稳定性、抗温能力、悬浮能力以及滤失量控制能力得到进一步提高，抗温性能优良，可达200℃，具有良好的乳化效果，按照标准实验结果表明，生物质合成基钻井液用乳化剂的LD
50
＞5000mg/kg，可生化性BOD5/COD
Cr
为0.58～0.69；适用密度为1.2g/cm3～2.5g/cm3的生物质合成基钻井液体系。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种生物质合成基钻井液用乳化剂、其制备方法和生物质合成基钻井液，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。
[0028]本专利技术提供了一种生物质合成基钻井液用乳化剂，具有式Ⅰ所示的结构：
[0029][0030]式Ⅰ中，R1为C
10
～C
30
的饱和或不饱和烷基碳链，优选的，所述 R1为C
10
～C
20
的饱和或不饱和烷基；更优选的，R1为C
13
～C
17
的饱和或不饱和烷基。
[0031]R2为或
‑
NH
‑
；
[0032]R3为
‑
CH2‑
或
‑
CH(CH3)
‑
；
[0033]m为1或2，n为2～10，具体可以为2、3、4、5、6、7、8、9或 10。
[0034]当m＝1时，R2为
‑
NH
‑
，当m＝2时，R2为叔胺。
[0035]本专利技术提供的乳化剂具有良好的乳化能力、抗高温能力、环保性和可生物降解性。
[0036]本专利技术式Ⅰ所示的结构优选具体为：
[0037][0038][0039]本专利技术提供了一种生物质合成基钻井液用乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质合成基钻井液用乳化剂，具有式Ⅰ所示的结构：式Ⅰ中，R1为C
10
～C
30
的饱和或不饱和烷基，R2为或—NH—，R3为—CH2—或—CH(CH3)—，m为1或2，n为2～10。2.根据权利要求1所述的乳化剂，其特征在于，所述R1为C
10
～C
20
的饱和或不饱和烷基；优选的，R1为C
13
～C
17
的饱和或不饱和烷基。3.一种生物质合成基钻井液用乳化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A)将脂肪酸甲酯、醇胺、催化剂A混合，搅拌，反应，得到第一混合物；将多聚甘油、环氧氯丙烷、氢氧化钠混合，搅拌，反应，得到第二混合物；B)将第一混合物、第二混合物、催化剂B混合，搅拌，反应，得到生物质合成基钻井液用乳化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述脂肪酸甲酯为棕榈油酸甲酯、大豆油酸甲酯、油酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、芥酸甲酯、棕榈酸甲酯、山嵛酸甲酯或花生酸甲酯的一种或几种；所述醇胺为二乙醇胺、异丙醇胺或二异丙醇胺中的一种几种；所述催化剂A为氢氧化钠或氢氧化钾。5.根据权利要求3所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弌，单海霞，周亚贤，李彬，王芹，詹适新，
申请(专利权)人：中石化中原石油工程有限公司中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：