[发明专利]一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法和钻井液

说明书

本发明提供了一种油基钻井液用乳化剂的制备方法，包括：将有机酸和有机胺进行反应，得到油基钻井液用乳化剂。本发明提供了一种油基钻井液用乳化剂，具有式I～式IV结构中的一种。与现有技术相比，本发明提供的油基钻井液用乳化剂同时具有酰胺基团和磺酰胺基团，兼具乳化性和润湿性，在应用中不需配合辅助乳化剂和润湿剂，适用密度范围宽(1.2g/cm³～2.5g/cm³)，抗温达230℃，可有效改善传统乳化剂加量大、不抗高温以及配制的钻井液在常温及高密度条件下流动性差的问题。本发明还提供了一种钻井液。

技术领域

本发明涉及油基钻井液用化学品技术领域，尤其涉及一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法和钻井液。

背景技术

油基钻井液具有防塌效果好、抗污染能力强、良好的热稳定性和润滑性等优点，成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、海洋钻井、水平井和各种复杂地层的重要钻井液体系，特别钻遇高温、强水敏性地层情况下，油基钻井液比水基钻井液更具有优势。

乳化剂的性能及合理使用在维持油基钻井液体系稳定性方面起着关键作用，乳化剂主要通过降低油水界面张力，在内相液滴周围形成强吸附膜，防止液滴聚结合并、油水分层，油水界面膜强度越高，油包水体系越稳定。

传统的乳化剂主要有：油酸、斯盘系列（如span-80和span-85）、脂肪酸的二价金属皂盐、脂肪酸酯系列以及阳离子型的胺盐（如十六烷基三甲基溴化铵）等。这些乳化剂的耐温性能一般，高温下易降解或者易从油水界面膜上解吸附，从而使油包水钻井液失去稳定性。而且，在常规密度油基钻井液中存在加量大的问题，在高密度和超高密度油基钻井液中更是难以有效使用。

目前国内外，低密度到中高密度的油基钻井液已经应用成熟，高密度和超高密度的油基钻井液仍存在着乳化剂的加量大、高温易沉降等问题，在这种背景下，尤其需要一种适应范围宽、性能优异的乳化剂。

美国专利US0171671公布了一种低聚型油基钻井液用乳化剂，该乳化剂虽然具有很强的乳化能力，但是由于其乳化剂分子中引入了聚氧乙烯链，使乳化剂的抗高温性能并不理想。

中国专利201410575264.X公开了一种抗高温油基钻井液用乳化剂及其制备方法和应用，能够在70:30~90:10油水比范围和220℃以下使用，但这种乳化剂适用密度限于0.9~2.2g/cm³，反应中加入二甲苯携水剂，分步两步反应，其中第二步反应在220℃~250℃下进行，制备条件比较苛刻，生产成本较高。

中国专利201310497559.5公开了一种三聚酰胺表面活性剂的制备方法，需要先加入二氯亚砜，反应后再将进行旋蒸，制备中间产物；之后在冰水浴环境下，加入二氯甲烷溶剂，与二乙烯三胺反应，反应后再次进行旋蒸除去溶剂和水，方能得到产品。产品制备过程相对复杂，需多步反应，不利于工业化。

中国专利CN201410602478.1公开了一种油基钻井液用粉状乳化剂及其制备方法，该产品易包装和运输，现场容易操作，但该乳化剂抗温只能达到180℃，且配制的钻井液在常温下以及高密度时黏度较大，流型欠佳。

中国专利201610253110.8公开油基钻井液用聚酰胺类辅乳化剂及制备方法，在使用过程中需配合主乳化剂使用，这限制了该乳化剂的应用范围，且酸酐类原料价格昂贵。在合成工艺上，需经过多步聚合形成稳定产品，工业生产耗时较长。

因此，开发一种适用于低、中、高密度油基钻井液并且抗温性能好的乳化剂成为本领域技术人员研发的热点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种油基钻井液用乳化剂及其制备方法和钻井液，本发明提供的乳化剂加量小、抗高温，而且配制的钻井液在常温及高密度条件下流动性好。