耐高温油基钻井液乳化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温油基钻井液乳化剂及其制备方法，将水、基础剂、改性重晶石、耐高温添加剂混合后经过高速均质得到。本发明专利技术公开的耐高温油基钻井液乳化剂与现有技术相比，以柴油为连续相的的油包水钻井液体系具有良好的乳化作用，同时具有良好的耐高温性能，经160℃高温处理后能使钻井液保持较高的破乳电压，具有良好的抗高温性能。具有良好的抗高温性能。

【技术实现步骤摘要】
耐高温油基钻井液乳化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐高温油基钻井液乳化剂
，具体涉及一种耐高温油基钻井液乳化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]钻井液被广泛应用于钻井施工中，在施工过程中使用油基钻井液，具有良好的润滑性能、降低磨阻性能等，有利于储层保护。乳化剂是油基钻井液中的最关键的一种处理剂，其乳化性能是衡量体系耐温性和乳化稳定性的重要指标。乳化剂的作用机理是在乳化剂吸附在油水界面上形成一种具有一定强度的吸附膜，降低油水的界面张力，增加外相粘度，从而使乳状液保持稳定。
[0003]现今的技术中，钻井液的一个亟待改进的问题在于，如何提高乳状液的稳定性，尤其是在高温服役环境下的稳定性。在钻井过程中，由于钻井摩擦产生的高热高压，会使得乳状液一直面临着乳化效果削弱甚至完全失效的不良倾向。尤其是在钻深热井时，高温会使得乳状液的稳定性极易丧失。乳化剂是钻井液组成体系中一项极关键原料，乳化剂品质的好坏和其稳定性的强弱是保证钻井液乳状液组成体系中各个分散相的均衡状况和长期服役可靠性的极关键要素。
[0004]CN107955587A公开了一种油基钻井液用乳化剂，该油基钻井液用乳化剂，包括以下组分：有机酸、有机碱、磺酸盐、硬脂酸盐、多元胺、氯乙酸酰胺、环氧氯丙烷、长链烷基脂肪醇酰胺类非离子表面活性剂、二甲苯、白油。本专利技术乳化能力强，可以调节乳化剂HLB值，获得更好的亲油亲水能力，具有较强的抗高温性能。但是该油基钻井液用乳化剂，应用效果不明显，乳化效果差，在高温条件下易发生断裂，失效。
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技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种耐高温油基钻井液乳化剂及其制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种钻井液乳化剂的制备方法为：
[0008]将水、基础剂、改性重晶石、硬脂酸锌混合，然后高速均质，得到所述钻井液乳化剂。
[0009]优选的，一种钻井液乳化剂的制备方法为：
[0010]在20
‑
30℃，将70
‑
95重量份水、40
‑
55重量份基础剂、5
‑
13重量份改性重晶石和1
‑
3重量份硬脂酸锌混合，然后以2000
‑
3000rpm的转速均质12
‑
17min后得到所述钻井液乳化剂。
[0011]其中，硬脂酸锌具有很好的热稳定性。
[0012]所述基础剂的制备方法为：
[0013]E1将间十五烷基酚、甲基环氧氯丙烷、氢氧化钾水溶液混合，搅拌，得到中间产物
A；
[0014]E2将所述中间产物A、乙基苯、水混合后反应，然后加热搅拌减压蒸馏，收集蒸馏物，得到中间产物B；
[0015]E3取所述中间产物B、无水乙醇、异丙胺混合后加热搅拌反应，然后在加热减压并搅拌的条件下蒸馏，收集蒸馏物得到中间产物C；
[0016]E4将所述中间产物C、异丙醇、1,3
‑
丙烷磺内酯混合后加热搅拌反应，然后在加热减压并搅拌的条件下蒸馏，收集蒸馏物得到中间产物D；
[0017]E5将所述中间产物D、石油醚混合后搅拌反应，然后抽滤取滤渣，得到中间产物E；
[0018]E6用无水乙醇清洗所述中间产物E，然后烘干，得到中间产物F；
[0019]E7将所述中间产物F、磺基甜菜碱、溴化钾混合然后均质，得到所述基础剂。
[0020]在本专利技术的技术方案中，将间十五烷基酚和甲基环氧氯丙烷反应，生成缩水甘油醚，再与异丙胺生成叔胺，然后和1,3
‑
丙烷磺内酯经反应得到所述基础料。在所述基础料中，磺酸基官能团作为等效负电荷中心，能够使具有强碱性的叔胺基与强酸性的磺酸基团之间达到平衡稳态，以致在一个较大的pH变动范围内都具有良好的界面活化能力。在钻井液体系中，所述基础料以两性离子的形式存在，具有较高的表面活化能力，又因为在所述基础料的制备中加入了十四烷基磺基甜菜碱、十六烷基磺基甜菜碱，进一步降低了所述乳化剂在油水界面处的张力，使得乳化剂能充分吸附于钻井液界面处，使得水油界面处分子的排列情况变得更加致密紧凑，界面膜的强度由此增强，从而增强所述乳化剂的乳化能力。在本专利技术所得乳化剂的基础剂中引入了磺酸基(
‑
SO3H)，使得服役环境中的粘土颗粒表面的水化膜厚度增大，这一特性可以有效保持高温条件下钻井液的吸附位置，由此提高了钻井液的热稳定性。不仅如此，磺酸基的引入还能够使得粘土颗粒表面的负电荷密度增大从而提高ζ电位，进一步地就导致粘土颗粒彼此间的静电斥力增大，增强了高温下钻井液的静电稳定性。
[0021]在所述基础剂的制备过程中加入适量的溴化钾可以使得钻井液能够优先吸附在地层中，由此降低乳化剂的吸附损失，使乳化剂的使用效率得到提高。本专利技术所得乳化剂体系因具有特殊的内盐结构使得前者在全pH范围内均不表现出接受或释放质子的倾向。因此，本专利技术所得乳化剂能和高价态金属离子生成络合物并使前者保持活性，从而使得前者具有较强的抗钙离子和抗镁离子的能力，能够有效防止乳化剂在高温服役环境下发生矿化等失效行为。本专利技术以特定方法制得了一种改性重晶石，所述改性重晶石表面经过三氯乙酸、甲酸处理后生成了结构致密的氧化铝水合物包覆层，这种被致密氧化铝水合包覆层包覆的改性重晶石的等电点具有向高pH偏移的倾向，提升了所述乳化剂与有机溶剂的溶解性、相容性和分散性，防止团聚现象发生，提升了乳化效果。
[0022]优选的，所述基础剂的制备方法为：
[0023]E1将间十五烷基酚、甲基环氧氯丙烷、浓度为12
‑
17wt.％的氢氧化钾水溶液以质量比(7
‑
8):(4
‑
5.3):(2.4
‑
3.1)混合后在60
‑
65℃以40
‑
75rpm的转速搅拌20
‑
35min，得到中间产物A；
[0024]E2将所述中间产物A、乙基苯、水以质量比(3
‑
5):(0.7
‑
1.2):(8
‑
10)混合后在75
‑
80℃反应2
‑
3h，然后在温度为85
‑
90℃、气压为45
‑
60kPa、搅拌速度为80
‑
95rpm的条件下蒸馏，收集蒸馏物，得到中间产物B；
[0025]E3取所述中间产物B、无水乙醇、异丙胺以质量比(1
‑
3):(9
‑
10):(3
‑
4)混合后在65
‑
70℃以40
‑
50rpm的转速搅拌2
‑
3h，然后在温度为85
‑
90℃、气压为50
‑
60kPa、搅拌速度为60
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.耐高温油基钻井液乳化剂的制备方法，其特征在于：将水、基础剂、改性重晶石、硬脂酸锌、耐高温添加剂混合，然后高速均质，得到所述耐高温油基钻井液乳化剂。2.如权利要求1所述耐高温油基钻井液乳化剂的制备方法，其特征在于：所述耐高温添加剂的制备方法，包括以下步骤：将5
‑
9重量份N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、2
‑
3重量份马来酸酐、6
‑
8重量份1
‑
十九碳烯、7
‑
8重量3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入50
‑
60重量份甲苯中混合均匀，然后加入0.1
‑
0.5重量份过氧化苯甲酰，加热至80
‑
95℃反应4
‑
6h，然后再加入0.5
‑
1重量份2,5
‑
二氨基甲苯，保持80
‑
95℃反应5
‑
10min，反应结束后，进行旋蒸蒸发除去甲苯，洗涤、干燥，得到耐高温添加剂。3.如权利要求1所述耐高温油基钻井液乳化剂的制备方法，其特征在于：所述基础剂的制备方法为：E1将间十五烷基酚、甲基环氧氯丙烷、氢氧化钾水溶液混合，搅拌，得到中间产物A；E2将所述中间产物A、乙基苯、水混合后反应，然后加热搅拌减压蒸馏，收集蒸馏物，得到中间产物B；E3取所述中间产物B、无水乙醇、异丙胺混合后加热搅拌反应，然后在加热减压并搅拌的条件下蒸馏，收集蒸馏物得到中间产物C；E4将所述中间产物C、异丙醇、1,3
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丙烷磺内酯混合后加热搅拌反应，然后在加热减压并搅拌的条件下蒸馏，收集蒸馏物得到中间产物D；E5将所述中间产物D、石油醚混合后搅拌反应，然后抽滤取滤渣，得到中间产物E；E6用无水乙醇清洗所述中间产物E，然后烘干，得到中间产物F；E7将所述中间产物F、磺基甜菜碱、溴化钾混合然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：余惠茹，何岩，吴利军，
申请(专利权)人：北京远东联创科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：