[发明专利]可逆皮克林乳液、其制备方法及可逆高温高密钻井液

说明书

本发明提供一种可逆皮克林乳液，包括油相、水相和胺基表面活性剂或者胺基衍生物表面活性剂原位活化的纳米颗粒。纳米颗粒为亲油性、亲水性或者双亲性纳米氧化物，胺基表面活性剂为伯胺、仲胺、叔胺基表面活性剂或其衍生物。亲油性纳米颗粒时由短链胺基表面活性剂或者短链胺基衍生物表面活性剂原位活化；亲水性或双亲性纳米颗粒采用长链胺基表面活性剂或者长链胺基衍生物表面活性剂原位活化。还提供一种包含该乳液的钻井液，钻井液用提切剂为双亲超支化聚合物，制备的可逆高温高密钻井液密度可在1.6g/cm³～2.2g/cm³直接可调，在180～220℃范围内具有较好的流变性、悬浮稳定性、滤饼清除性、滤失量控制、环境友好、油包水乳液和水包油乳液可逆的性质。

技术领域

本发明属于钻井液技术领域，具体的涉及一种可逆皮克林乳液、其制备方法及可逆高温高密钻井液。

背景技术

可逆钻井液技术是指外在刺激的作用下，实现油包水钻井液和水包油钻井液的可逆相态转变，兼具油基钻井液和水基钻井液的优点，并实现油基钻井液的循环使用。拟用于钻探高温深井超深井、深海钻井、非常规油气井等复杂地层。可逆钻井液技术是极具发展前景的新型钻井液技术，主要用于解决常规油基钻井液所涉及的滤饼清除困难、固井胶结质量差、钻屑处理困难且费用较高、危害人类健康和污染海洋环境等问题。

目前报道的可逆逆乳化钻井液体系，通常是以有机胺类表面活性剂作为可逆乳化剂，利用有机胺类表面活性剂的质子化和去质子化，实现乳液的转向。可逆逆乳化钻井液技术可抗温120℃(极少数可达190℃)，密度通常低于1.2g/cm³。高温条件下，由于油基钻井液中的各种组分均会发生降解、增稠、胶凝、固化等变化，导致钻井液性能发生剧变，严重时将导致钻井作业无法正常进行。钻井液逆转过程中，由于切力的降低，加重材料会出现析出和沉降的现象，并引发井下漏失、卡钻、井控和固井作业困难等问题。因此，研制一种稳定的高密度抗高温可逆钻井液，并维护逆转前后钻井液性能的稳定是一个重要议题。

Arvind D.Patel等给出了一组低油水比、低密度(油水比50:50、密度约1.1g/cm³)的可逆逆乳化钻井液配方经酸、碱处理前后的乳化稳定性、流变性和抗温性(65℃)。ArvindD.Patel可逆逆乳化钻井液体系在墨西哥湾某地区使用过，该井使用可逆转体系井底最大温度达到148℃。北海的Central graben area区块也使用过可逆逆乳化体系(121℃、密度1.39g/cm³)，从工艺技术和性能两方面看实验施工是成功的。国内任妍君研制的可逆乳化钻井液稳定性良好，抗温达180℃，密度为1.2g/cm³。华桂友筛选出了一种酸/碱响应性有机胺类乳化剂HN408，复配一种可提高乳液稳定性的助乳化剂RSE，可将其抗温能力提高至120℃，复配得到可逆逆乳化体系的密度为1.2g/cm³。然而由表面活性剂稳定的乳液，具有表面活性剂的用量较大、生物毒性较高、费用较高等问题。

Pickering(皮克林)乳状液是指由胶体尺寸的固体颗粒稳定的乳状液，其稳定机理主要为固体颗粒吸附于油—水界面并形成固体颗粒单层/多层膜，从而稳定乳状液。由表面活性剂或双亲聚合物稳定的传统乳状液是热力学不稳定体系，而由表面活性胶体颗粒稳定的乳状液即乳状液则具有超稳定性。利用固相颗粒稳定的皮克林乳液只需要使用少量甚至不使用表面活性剂。近些年来，皮克林乳状液因为其低成本、环境友好和稳定性高等特点越来越受到人们的重视。