[发明专利]油基钻井液的热稳定表面活性剂

说明书

实施例涉及一种式(I)的表面活性剂以及将一种或多种表面活性剂并入到钻井液中。所述表面活性剂具有以下结构：

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月15日提交的美国临时申请序列号62/545,799的权益，所述美国临时申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及表面活性剂，并且具体地涉及将表面活性剂并入油基钻井液中。

背景技术

合成表面活性剂是重要的有机化合物，所述有机化合物被广泛制造并且具有许多应用。世界上每年合成表面活性剂的产量总计为720万吨。合成表面活性剂可以是具有去污力和冲刷特性的润湿剂。润湿剂可适应于与其它类型的表面活性剂组合并且可以抵抗硬水条件。非离子表面活性剂代表全球表面活性剂总产量的约40％，并且用于商业应用和家庭应用。非离子合成表面活性剂不会离子化，使其成为许多混合物和商业产品的适合成分。

对新井筒进行钻探以进行烃类提取的钻井操作例如包含在钻井操作期间使钻井液(可替代地，称为钻探泥浆)通过井筒连续循环的常规实践。钻井液被泵送到钻井管道，到达井孔底部，钻井液然后在井孔底部向上流动穿过井筒壁与钻井管道之间的环形空间，并且最后从井筒流动，钻井液在所述井筒处回收，用于二次处理。具体地，在使钻井液向后穿过井筒再循环之前，对钻井液进行机械或化学处理以从钻井液中去除捕获的固体和钻屑。

考虑到钻井液的循环性质以及其在钻井操作期间捕获固体和屑的功能，钻井液必须以相对较低的粘度自由流动，以促进泵送同时具有用于保留和运输屑和其它固体以及使加重材料悬浮的充足的物质，从而在静态和循环条件期间保持泥浆柱在井筒中具有均匀密度。如果钻井液的循环停止以防止固体在井筒底部积聚，则钻井液还必须具有足以使固体和屑悬浮的凝胶强度。积聚在井筒底部的固体将潜在地导致钻阻塞以及对钻井液的流动路径的物理堵塞。

深井的钻探由于地质条件而复杂化，所述地质条件涉及高压和高温(HPHT)。行业定义的对HPHT条件的定义通常包含大于300华氏度(℉)(149摄氏度(℃))的井筒温度和大于10,000磅每平方英寸(psi)(68.9兆帕(MPa))的井筒压力。

发明内容

因此，对钻井液和在HPHT条件下是热稳定的并且具有合适的流变特性的钻井液的流变改性剂存在持续的需求。合成表面活性剂在添加到油基钻井液中时可以增强流变特性，如“易碎凝胶”特性和剪切减薄行为。

当去除应力时，钻井液会胶凝化，从而支撑屑。但是，钻井液可以容易变形从而引发循环，并且在高温和高压下是稳定的，这可以降低地层破坏的风险，因为当钻井暂停后开始循环时“易碎凝胶”更容易破裂，从而降低压力激增。

因此，本公开的一些实施例包含根据式(I)的表面活性剂：

在式(I)中，R^1a为-H、烷基或芳基；下标x为21到453的整数；并且R²为烷基或芳基。

在本公开的一个或多个实施例中，油基钻井液包括：油相、水相和式(III)的至少一种表面活性剂：

在式(II)中，R³为(C₂-C₅₀₀)烷基或芳基；并且R^4a为(C₄-C₅₀₀)烷基或(C₄-C₅₀₀)杂烃基。

所描述的实施例的另外的特征和优点将在随后的具体实施方式中阐述，并且部分地对于本领域的技术人员来说将从所述实施方式中变得显而易见，或者通过实践所描述的实施例而被认识到，包含下面的具体实施方式和权利要求。