[发明专利]新型抗高温油包水钻井液用乳化剂

说明书

技术领域

本发明涉及油田钻井技术领域中一种表面活性剂，尤其是一种抗高温油包水钻井液用乳化剂。

背景技术

表面活性剂按照其具体作用可分别作为消泡剂、乳化剂、润湿剂、发泡剂和洗涤剂等，在许多领域具有广泛的应用。油田生产中，表面活性剂可以作为油田钻井流体用水包油乳化剂和油包水乳化剂，以及三次采油用的驱油剂。当表面活性剂用于油包水乳化钻井液时，可以显著降低油水界面张力，使水相以稳定的小液滴形式分散于基础油相中，形成一种井壁稳定能力强、保护储层效果好，可用于水敏性地层、盐膏层或高温地层钻井，具有优异润滑性和滤失造壁性的钻井流体。然而，国内典型油包水钻井液乳化剂以Span80、硬脂酸和油酸等为主，与石灰作用形成钙皂，利用定向楔原理乳化内相水滴，稳定乳状液，存在表面活性低，稳定性较差，对有用固相的润湿作用不充分等不足，现场钻井过程中易导致钻井液粘度高，切力低，携岩能力差等问题，限制了油包水钻井液的应用。

发明内容

本发明在于克服背景技术中存在的问题，而提供一种新型抗高温油包水钻井液用乳化剂。该新型抗高温油包水钻井液用乳化剂，能够获得较好的亲油亲水能力，增强了乳化能力，提高了油包水钻井液的稳定性。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该新型抗高温油包水钻井液用乳化剂，包括主乳化剂DQGC和辅助乳化剂DQNS，其中DQGC为Gemini双子季铵盐类表面活性剂，DQNS为酰胺类表面活性剂，组分DQGC及DQNS分子结构分别如下：

[(R₁CONH(CH₂)₃N(CH₃)₂CH₂CHOHCH₂)₂NR₂]²⁺·2Cl^-……（DQGC）

R₁CONH(CH₂)₃N(CH₃)₂                ……（DQNS）

式中R₁为C₁₇H₃₃、C₁₇H₃₁和C₁₉H₂₉，R₂为C₁₂H₂₅。

所述的组分DQGC及DQNS质量百分比67:33～75:25。

所述的组分DQGC的合成工艺为：

第一步为有机酸和有机碱的酸碱中和反应，两者摩尔比1:1.2～1.1:1，其中有机酸为油酸、妥尔油、松香酸或精炼塔罗油，有机碱为N，N-二甲基丙二胺，反应温度140℃～170℃，反应时间14h，生成中间产物I。

第二步为环氧氯丙烷和有机胺的醚化反应，摩尔比为2:1～4:1，反应温度130℃～135℃，反应时间12h～13h，生成中间产物II。

第三步：为上述两步反应中间产物的季铵化反应，中间产物（I）与中间产物（II）摩尔比2:1～4:1，反应温度160℃～175℃，反应时间24h～25h，得到主乳化剂DQGC。

所述的DQNS的合成工艺为：合成原料有机酸和有机碱，有机酸与有机碱摩尔比为1:1.2～1.1:1，其中有机酸为油酸、妥尔油、松香酸或精炼塔罗油，有机碱为N，N-二甲基丙二胺，反应温度140℃～170℃，反应时间14h，得到辅助乳化剂DQNS。

该新型抗高温油包水钻井液用乳化剂，在分子结构中引入了芳环结构，最终合成出了抗200℃高温油包水乳化钻井液主乳化剂。与常规乳化剂不同的是其含有2～4条亲油链，2个亲水基团，通过联接基团将多条亲油链连接起来，可以有效解决由于亲水基团的同性排斥造成的油水界面上乳化剂排列不紧密而导致的乳化效果较差的问题。同时，该类表面活性剂具有特殊的相行为，静止时以多孔、复杂的堆砌结构存在，剪切下随着转速增大，不断向平滑的片状结构过渡、转变，表现为钻井液体系具有低粘高切的流变性能。而乳化剂的润湿性，使体系中的固相对粘度影响较小，可以获得更好的流型，减小塑性粘度，利于提高机械钻速。配合抗高温油包水乳化钻井液辅助乳化剂，可以调节乳化剂HLB值，获得更好的亲油亲水能力，增强乳化能力，提高油包水乳化钻井液的稳定性。