本發(fā)明涉及鉆井，尤其涉及一種油基鉆井液用抗高溫乳化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著世界范圍內(nèi)深井、超深井以及頁巖氣井開采數(shù)量的增加，對油基鉆井液技術(shù)的研究也越來越成熟，作為油基鉆井液主要添加劑的乳化劑技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。國內(nèi)外專家學(xué)者在乳化劑的到化穩(wěn)定性、抗高溫、抑制性、抗污染能力和保護(hù)油氣藏等方面深入開展研究并取得一定的成果。油基鉆井液乳化劑的作用為：定向吸附在油水界面上形成牢固的界面膜，降低界面張力，阻止分散在油中的水相聚集成大液滴。乳化劑使乳狀液穩(wěn)定，親油膠體物質(zhì)如有機(jī)土、降濾失劑以及封堵劑才能在界面上形成具有一定強(qiáng)度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。高溫條件下，乳化劑分子運動活躍性提高，乳化劑分子中鍵能較小的鏈接鍵(醚鍵r-o-r)易斷裂，降低了分子間的互相作用力以及破環(huán)了其氫鍵作用，使乳化劑失去乳化能力，甚至乳狀波出現(xiàn)破到現(xiàn)象，無法縣浮重晶石，使鉆井事故風(fēng)險大大提高，乳化劑性能對油基鉆井液穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性作用。

2、目前油基抗溫乳化劑分為一下三類：

3、1、油基鉆井液磺酸類乳化劑

4、油基鉆井液乳化劑分子含有磺酸基，該基團(tuán)具有很強(qiáng)的水化能力，可使乳化劑抗高溫。通過醚化反應(yīng)、磺化反應(yīng)以及中和反應(yīng)合成雙酸雙苯磺酸鹽雙子表面活性劑，該乳化劑具有優(yōu)異的乳化性能以及抗鹽性能，使乳狀液穩(wěn)定性提高，且受ph值影響小。該乳化劑配制的油基鉆井液破乳電壓超過1000v，抗鹽，抗鉆侵污性能強(qiáng)，并具有良好的流變性，動比為0.42，其攜巖效率高，能抗200℃高溫，且已在新疆油田應(yīng)用。

5、2、油基鉆井液羧酸類乳化劑

6、長碳鏈羚酸分子中含有羚酸基團(tuán)，具有強(qiáng)親水性，屬于一種抗高溫乳化劑，由于其“棒狀”結(jié)構(gòu)，非“梳型”結(jié)構(gòu)，其乳化性能較差，常通過化學(xué)改性提高其乳化性能。

7、3、油基鉆井液酰胺類乳化劑

8、由于胺類到化劑分子上親水性的酰胺基以及親油性的長碳鏈可定向排列吸附在油水界面上，從而降低了油水界面的界面張力，形成了高強(qiáng)度的界面膜，使乳化劑具有優(yōu)良的抗溫性和乳化性。其中比較常用的酰胺類乳化劑又以聚酰胺乳化劑為主。

9、目前國內(nèi)乳化劑抗溫普遍在220℃左右，難以滿足深井、超深井高溫鉆井作業(yè)的需求。因此，迫切需要開發(fā)一種新型的抗高溫乳化劑，以提高鉆井液的穩(wěn)定性和耐溫性能，從而確保深井、超深井作業(yè)的高效性和安全性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決或部分解決相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種油基鉆井液用抗高溫乳化劑及其制備方法。

2、本發(fā)明提供一種油基鉆井液用抗高溫乳化劑的制備方法，其包括：

3、步驟a)、脂肪酸和有機(jī)胺于70～80℃反應(yīng)，得到含有第一中間產(chǎn)物的第一反應(yīng)體系；所述有機(jī)胺包括式i所示的化合物，式i中n≥3；

4、

5、步驟b)、將第一反應(yīng)體系加熱至170～180℃進(jìn)行脫水反應(yīng)，得到含有第二中間產(chǎn)物的第二反應(yīng)體系；

6、步驟c)、將第二反應(yīng)體系降溫至130～140℃，加入烷基苯磺酸進(jìn)行反應(yīng)，得到含有第三中間產(chǎn)物的第三反應(yīng)體系；

7、步驟d)、將第三反應(yīng)體系加熱至220～230℃進(jìn)行脫水反應(yīng)，得到含有第四中間產(chǎn)物的第四反應(yīng)體系；

8、步驟e)、將第四反應(yīng)體系降溫至70～80℃，加入酸酐進(jìn)行反應(yīng)，得到液體狀產(chǎn)物，即為油基鉆井液用抗高溫乳化劑。

9、進(jìn)一步地，所述式i所示的化合物具體為四乙烯五胺、五乙烯六胺或六乙烯七胺。

10、進(jìn)一步地，所述有機(jī)胺還包括n,n’-二羥乙基乙二胺和/或羥乙基乙二胺。

11、進(jìn)一步地，所述脂肪酸選自妥爾油脂肪酸、月桂酸的一種或兩種。

12、進(jìn)一步地，所述烷基苯磺酸選自十二烷基苯磺酸、十四烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸的一種或兩種。

13、進(jìn)一步地，所述酸酐選自順丁烯酸酐、鄰苯二甲酸酐中的一種或兩種。

14、進(jìn)一步地，所述步驟e)具體為：將第四反應(yīng)體系降溫至70～80℃，加入酸酐和分散劑進(jìn)行反應(yīng)，得到液體狀產(chǎn)物，即為油基鉆井液用抗高溫乳化劑。

15、進(jìn)一步地，所述脂肪酸、有機(jī)胺、苯磺酸、酸酐的用量比為(15～25)：(15～25)：(15～25)：(5～10)：(20～40)。

16、進(jìn)一步地，所述步驟a)的反應(yīng)時間為1～3h，步驟b)的反應(yīng)時間為3～4h，步驟c)的反應(yīng)時間為1～3h，步驟d)的反應(yīng)時間為4～6h，步驟e)的反應(yīng)時間為7～9h。

17、本發(fā)明還提供一種油基鉆井液用抗高溫乳化劑，其按照上述任意一項所述的方法制備。

18、本發(fā)明提供的油基鉆井液用抗高溫乳化劑及其制備方法可以包括以下有益效果：

19、該制備方法以脂肪酸、乙二胺的縮合產(chǎn)物和烷基苯磺酸為原料，通過控制反應(yīng)條件制得抗溫性能優(yōu)異的乳化劑，該乳化劑性能穩(wěn)定，可耐260℃高溫，提高對高溫高密度油基鉆井液的研發(fā)效果，為深井、超深井提供技術(shù)支撐；該乳化劑可循環(huán)利用，有助于降低鉆井成本。

20、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

技術(shù)特征：

1.一種油基鉆井液用抗高溫乳化劑的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述式i所示的化合物具體為四乙烯五胺、五乙烯六胺或六乙烯七胺。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)胺還包括n,n’-二羥乙基乙二胺和/或羥乙基乙二胺。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述脂肪酸選自妥爾油脂肪酸、月桂酸的一種或兩種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述烷基苯磺酸選自十二烷基苯磺酸、十四烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸的一種或兩種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酸酐選自順丁烯酸酐、鄰苯二甲酸酐中的一種或兩種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟e)具體為：將第四反應(yīng)體系降溫至70～80℃，加入酸酐和分散劑進(jìn)行反應(yīng)，得到液體狀產(chǎn)物，即為油基鉆井液用抗高溫乳化劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述脂肪酸、有機(jī)胺、苯磺酸、酸酐的用量比為(15～25)：(15～25)：(15～25)：(5～10)：(20～40)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)的反應(yīng)時間為1～3h，步驟b)的反應(yīng)時間為3～4h，步驟c)的反應(yīng)時間為1～3h，步驟d)的反應(yīng)時間為4～6h，步驟e)的反應(yīng)時間為7～9h。

10.一種油基鉆井液用抗高溫乳化劑，其特征在于，其按照權(quán)利要求1～9任意一項所述的方法制備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鉆井技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油基鉆井液用抗高溫乳化劑及其制備方法。該制備方法包括：脂肪酸和有機(jī)胺于70～80℃反應(yīng)，得到含有第一中間產(chǎn)物的第一反應(yīng)體系；將第一反應(yīng)體系加熱至170～180℃進(jìn)行脫水反應(yīng)，得到含有第二中間產(chǎn)物的第二反應(yīng)體系；將第二反應(yīng)體系降溫至130～140℃，加入烷基苯磺酸進(jìn)行反應(yīng)，得到含有第三中間產(chǎn)物的第三反應(yīng)體系；將第三反應(yīng)體系加熱至220～230℃進(jìn)行脫水反應(yīng)，得到含有第四中間產(chǎn)物的第四反應(yīng)體系；將第四反應(yīng)體系降溫至70～80℃，加入酸酐進(jìn)行反應(yīng)，得到液體狀產(chǎn)物。由該方法制得的該乳化劑性能穩(wěn)定，可耐260℃高溫；該乳化劑可循環(huán)利用，有助于降低鉆井成本。

技術(shù)研發(fā)人員：馮奇,王興宇,馮海平,董騏鳴,劉洪明,趙軍,趙明春
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京石大博誠科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21