[发明专利]一种有机小分子凝胶剂及其作为悬浮剂的无有机土油基钻井液

说明书

本发明公开了一种有机小分子凝胶剂及其作为悬浮剂的无有机土油基钻井液，其为碳原子数为24～66的二元不饱和脂肪酸金属盐和/或三元不饱和脂肪酸金属盐；金属盐为锂盐、钙盐、铝盐或锆盐；采用该有机小分子胶凝剂作为悬浮剂的无有机土油基钻井液包括由以体积分数计的70～90％的基油和30～10％的盐水溶液的油水混合液，以及基于油水混合液的体积添加的66～70g/L的乳化剂、14～15g/L有机小分子胶凝剂、38～40g/L碱度调节剂、38～40g/L降滤失剂和与目标钻井液密度相适应份数的重晶石；该有机小分子胶凝剂作为悬浮剂的无有机土油基钻井液能够替换原有机土组分，实现减少了钻井液体系中的固相含量，有效减小钻井液的环空当量压耗以降低井筒漏失风险，且耐温能够达到150℃，钻井液体系的粘度保持稳定。

技术领域

本发明涉及油气田井下作业技术领域，特别涉及一种有机小分子凝胶剂及其作为悬浮剂的无有机土油基钻井液。

背景技术

随着石油钻井的多年开采，目前我国的浅层油气资源已经的不断减少，对于深井、超深井以及页岩气井的开采需求也在不断提升。而传统水基钻井液高温持续增稠，流变难以控制；滤失量大，泥饼虚厚；固相含量高，抗污染能力弱等不足。油包水钻井液体系是一种抑制性强，具有稳定井壁的和页岩抑制作用的钻井液，比较适合在易水敏地层和地质情况复杂的条件下使用，其具有良好的抗污染能力和极好的润滑性能，同时日常维护简单，具有可循环利用的特点。

目前国内外石油钻井过程中，常规油基钻井液中使用较多的悬浮剂是有机土。但是这种钻井液配方中的细微有机土颗粒容易侵入储层，导致储层渗透率大大降低，增大后期的开采难度和降低开采效率。同时，由于钻井液中的有机土颗粒形成的胶凝结构具有随静置时间延长强度上升的趋势，扩大开泵过程中的压力波动，造成井下漏失等风险；并且重复使用过程中，随低密度固相累积量的增加，粘度升高，增加了钻井液环空当量密度，致使钻井液的环空压耗增加，增大了井下漏失及次生钻井事故的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机小分子凝胶剂，其可作为悬浮剂替代有机土配制无有机土油基钻井液

本发明的另一目的是提供一种采用上述有机小分子凝胶剂作为悬浮剂的无有机土油基钻井液。

为此，本发明技术方案如下：

一种有机小分子胶凝剂，其特征在于，其为碳原子数为24～66的二元不饱和脂肪酸金属盐、三元不饱和脂肪酸金属盐、或二元不饱和脂肪酸金属盐和三元不饱和脂肪酸金属盐的混合物；其中，金属盐为锂盐、钙盐、铝盐或锆盐。

优选，该有机小分子胶凝剂的碳原子数为36～54，且分子内含有1～3个烯烃双键。

该有机小分子胶凝剂优选采用由不饱和脂肪酸加热催化聚合得到的二聚酸/三聚酸与目标金属氧化物或目标金属氢氧化物反应制得，或采用由不饱和脂肪酸加热催化聚合得到的二聚酸与氢氧化钠反应得到钠盐后再在目标金属离子溶液中进行离子交换得到。具体地，上述二聚酸/三聚酸可以通过实验室制得或直接购自市售的粗产品，其包括但不限于油酸热聚合得到的二聚酸/三聚酸、十二碳烯酸热聚合得到的二聚酸/三聚酸、二十二碳烯酸热聚合得到的二聚酸/三聚酸。

本申请的特点在于该有机小分子胶凝剂的结构设计，具体来说，其高碳数多元脂肪酸盐结构上具有亲水亲油两类官能团，可以在有机烃类基础油或油包水乳状液中自发形成胶团或胶束，形成的胶束中疏水亲油链段溶剂化后，在有机烃类基础油或油包水乳状液中形成大量的亲有机胶体，这种亲有机胶体之间可形成空间胶凝结构，使之具有悬浮能力，这种胶凝结构可以代替有机土在有机烃类基础油或油包水乳状液中形成的胶凝结构，同时，具有更低破碎压力，可有效降低胶凝强度随时间增加升高的趋势和程度。