[发明专利]一种高密度油基钻井液用流型调节剂、其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及油基钻井液用化学品技术领域，尤其涉及一种高密度油基钻井液用流型调节剂、其制备方法和应用。

背景技术

近几年，随着页岩气的大规模开发，国内油基钻井液得到了迅速发展，研究应用了系列油基钻井液处理剂，基本满足了密度在2.2g/cm³以下的油基钻井液性能要求。但随着石油勘探开发逐渐向深部和复杂地层发展，高温高压井逐渐增多，对超高密度油基钻井液(密度>2.2g/cm³)有了更多需求。超高密度油基钻井液固相含量高，密度达2.5g/cm³时，加重材料的体积分数为55％左右，且表面为亲水性。受现有处理剂种类和加量限制，超高密度油基钻井液存在着低温流动性差，高温时切力低易沉降，且流变性与高温高压滤失量不能兼顾等难题。

通常解决此类问题的方法之一是加入润湿剂，使加重材料表面的润湿性发生改变，由亲水性转变为亲油性，从而让它们在油基钻井液中能够悬浮、分散开来，降低钻井液的黏度，提高油基钻井液的流变性。但是，这种方法的高温下切力低悬浮稳定性的问题仍不能得到有效解决，且在超高密度油基钻井液中效果不佳。另外，通常情况下润湿剂的合成步骤繁琐，不利于规模生产和推广应用。

另外一种方法是在油基钻井液中加入流型调节剂，以改善钻井液的流变性。比如，公开号为CN103666414A的中国专利文献公开了一种矿物油油基钻井液用聚酰胺基胺流型调节剂及其制备方法，该流型调节剂是由二聚脂肪酸和多元胺在120～160℃条件下进行酰胺化反应，反应完成后，将制得的产物与溶剂按照质量比0.5～1.5:1混合均匀制得。这种流型调节剂分子量大，活性官能团多，能形成多点吸附，难以从有机土表面解吸附，但是，其不适用于高密度油基钻井液。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种高密度油基钻井液用流型调节剂，其制备方法和应用，本发明提供的流型调节剂兼具润湿分散和提高钻井液切力的作用，可用作高密度油基钻井液流型调剂。

本发明提供一种高密度油基钻井液用流型调节剂，其具有式I结构：

式I中，R₁选自C8～22烷基或C17～21烯基；

R₂为亚甲基或R₃为-(CH₂)₃-或

Y-为-COO-或-SO₃-。

优选地，R₁选自辛基、癸基、十一烷基、十三烷基、十四烷基、十六烷基、十七烷基或CH₃(CH₂)_m-CH＝CH-(CH₂)_n-CH₂-，其中，m为7，n为6或10。

本发明提供一种高密度油基钻井液用流型调节剂的制备方法，包括以下步骤：

将长链烃基酰胺基叔胺和季铵化试剂在溶剂中进行反应，得到高密度油基钻井液用流型调节剂；

所述长链烃基酰胺基叔胺具有式II结构：

所述季铵化试剂具有式III结构：

X-R₂-Y-Na 式III；

所述高密度油基钻井液用流型调节剂具有式I结构：

其中，R₁选自C8～22烷基或C17～21烯基；

R₂为亚甲基或R₃为-(CH₂)₃-或

X选自卤素；Y^-为-COO^-或SO₃^-。

优选地，所述长链烃基酰胺基叔胺为辛基酰胺基丙基二甲胺、癸基酰胺基丙基二甲胺、月桂基酰胺基丙基二甲胺、十四烷基酰胺基丙基二甲胺、十六烷基酰胺基丙基二甲胺、油酸酰胺基丙基二甲胺、硬脂酰胺基丙基二甲胺、椰油酰胺基丙基二甲胺或芥酸酰胺基丙基二甲胺。

优选地，所述溶剂为水或由有机溶剂和水形成的混合物。

优选地，所述有机溶剂为醇类有机溶剂。

优选地，所述醇类有机溶剂与水的质量比为0.1～5：10。

优选地，所述反应的温度为75～85℃。

本发明提供一种高密度油基钻井液，包括基油和处理剂，其中，所述处理剂包括上文所述的流型调节剂。