二聚酸-有机胺共聚物及其制备方法和应用以及油包水乳化钻井液提切剂及钻井液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种二聚酸-有机胺共聚物及其制备方法和应用，含有所述二聚 酸-有机胺共聚物的油包水乳化钻井液提切剂，以及含有油包水乳化钻井液提切剂的油包 水乳化钻井液。
【背景技术】
[0002] 油包水乳化钻井液一直存在动切力低、动塑比低以及悬浮性能差等问题，这些问 题会导致油包水乳化钻井液无法有效地携带岩肩，无法完成对自身包含的加重材料的悬 浮。在实际钻井过程中，切力低会使油包水乳化钻井液在循环过程中出现固相沉降，降低钻 头进尺速度，增大井底钻井液的固相浓度，进而会导致泥包钻头等复杂井下情况的发生。油 包水乳化钻井液一般使用有机土作为增粘提切剂，依靠有机土与油包水乳液中的水滴相互 作用，形成空间网架结构，以增加钻井液体系的动切力。与水基钻井液使用的膨润土不同， 有机土成胶率低，且高温条件下有机土所含的表面活性剂会发生脱落，导致有机土稠化、失 效。随着井深的增加和井底温度的升高，以及低粘土、无粘土高性能油包水乳化钻井液的发 展，单独使用有机土已无法满足钻井液对切力和悬浮性的要求。
[0003] 目前，国内外油包水乳化钻井液用提切剂种类总体较少，从化学组成上看主要分 为有机小分子类、橡胶类和两亲分子类。有机小分子类提切剂主要包含小分子醇、酮、酯及 其混合物，如乙二醇、丙三醇、碳酸丙烯酯、丙烯酸丁酯等。橡胶类主要为丁苯橡胶、乙丙橡 胶和乙烯基热塑性弹性体类。两亲分子类为以酰胺基、酯基为极性基，以长链烷基为非极性 基的化合物。然而，这些提切剂均有自身不足，主要表现为有机小分子类提切剂过分依赖有 机土环境，无法在无有机土的钻井液中发挥作用，且会影响油包水乳液的稳定性，同时酮、 酯类化合物对环境有副作用；橡胶类提切剂不抗剪切，溶解困难，不易现场使用；两亲分子 类提切效果差，会大幅提高塑性特性粘度，不利于提升油包水乳化钻井液的动塑比。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种适用性强、流动性好、耐温性能好的，又可显著升油包 水乳化钻井液的动切力、动塑比、静切力的二聚酸-有机胺共聚物及其制备方法和油包水 乳化钻井液提切剂及钻井液。
[0005] 为此，本发明提供一种二聚酸-有机胺共聚物，该共聚物包括来自二聚酸的结构 单元、来自烷基胺的结构单元以及来自芳香胺的结构单元，其中，所述二聚酸为油酸和亚油 酸的二聚体，所述烷基胺为C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种，所述芳香胺为苯胺和苯 环上被C1-C3的烷基单点取代的或多点取代的苯胺中的一种或多种。
[0006] 本发明提供一种二聚酸-有机胺共聚物的制备方法，所该方法包括将二聚酸、烷 基胺和芳香胺进行共聚合反应，其中，所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚体，所述烷基胺为 C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种，所述芳香胺为苯胺和苯环上被C1-C3的烷基单点取 代的或多点取代的苯胺中的一种或多种。
[0007] 本发明还提供了由上述方法制得的二聚酸-有机胺共聚物。
[0008] 本发明还提供了上述二聚酸-有机胺共聚物和上述方法制得的二聚酸-有机胺共 聚物作为油包水乳化钻井液提切剂的应用。
[0009] 本发明还提供了一种含有上述二聚酸-有机胺共聚物或上述方法制得的二聚 酸-有机胺共聚物的油包水乳化钻井液提切剂。
[0010] 本发明还提供了一种含有上述油包水乳化钻井液提切剂的油包水乳化钻井液。 [0011] 本发明所提供的该二聚酸-有机胺共聚物，能够通过自身在油包水乳化钻井液中 的缔合，形成足够强度的空间网架结构，从而在较少的用量下即可显著提升油包水乳化钻 井液的动切力、动塑比、静切力。并且，本发明的二聚酸-有机胺共聚物作为提切剂时，可以 用于无有机土的油包水乳化钻井液中，也可以与有机土协同作用而用于含有机土的油包水 乳化钻井液中。此外，本发明提供的油包水乳化钻井液提切剂，具有较好的流动性和耐温性 能，易于在钻井现场使用。
[0012] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0013] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0014] 本发明提供一种二聚酸-有机胺共聚物，该共聚物包括来自二聚酸的结构单元、 来自烷基胺的结构单元以及来自芳香胺的结构单元，其中，所述二聚酸为油酸和亚油酸的 二聚体，所述烷基胺为C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种，所述芳香胺为苯胺和苯环上 被C1-C3的烷基单点取代的或多点取代的苯胺中的一种或多种。
[0015] 根据本发明，所述二聚酸是含有2个羧酸基团的二聚脂肪酸，其为油酸 (CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7COOH)) (CH3(CH2)4CH = CHCH2CH = CH(CH2)7COOH) 体。这样的二聚酸可以通过本发明常规的方法获得，例如文献"张树林.二聚酸的合成与应 用，《精细石油化工》，1995"中记载的方法，也可以是市售品（优选采用纯度在98重量％以 上的）。
[0016] 根据本发明，为了获得性能更为适合于作为油包水乳化钻井液提切剂的二聚 酸-有机胺共聚物，优选地，所述烷基胺为十二烷基伯胺、十三烷基伯胺、十四烷基伯胺、 十五烷基伯胺、十六烷基伯胺、十七烷基伯胺和十八烷基伯胺中的一种或多种，更优选为 十二烷基伯胺和/或十八烷基伯胺。
[0017] 根据本发明，为了获得性能更为适合于作为油包水乳化钻井液提切剂的二聚 酸-有机胺共聚物，优选地，所述芳香胺为苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、 2-乙基苯胺、3-乙基苯胺、4-乙基苯胺、2-丙基苯胺、3-丙基苯胺和4-丙基苯胺中的一种 或多种，更优选为苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺和4-甲基苯胺中的一种或多种。
[0018] 在本发明的一种优选的实施方式中，所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚体，所述 烷基胺为十二烷基伯胺或十八烷基伯胺，所述芳香胺为苯胺或3-甲基苯胺。
[0019] 根据本发明，为了获得绝对粘度和分子量更加适于油包水乳化钻井液用的提 切剂，所述来自二聚酸的结构单元、来自烷基胺的结构单元以及来自芳香胺的结构单元 的摩尔比为I : 0.3-1 : 0.2-1，更优选为I : 0.3-0. 8 : 0.2-0. 7,更进一步优选为 1 : 0· 4-0. 7 : 0· 3-0. 6〇
[0020] 优选情况下，所述二聚酸-有机胺共聚物的重均分子量为2200-9000g/mol，绝对 粘度为20000-150000cp。从获得更适于用于油包水乳化钻井液提切剂的二聚酸-有机胺 共聚物上考虑，更优选地，所述二聚酸-有机胺共聚物的重均分子量为4000-9000g/mol， 绝对粘度为100000-150000cp。更优选地，所述二聚酸-有机胺共聚物的重均分子量为 5000-9000g/mol，绝对粘度为 100000-150000cp。
[0021] 本发明提供一种二聚酸-有机胺共聚物的制备方法，所该方法包括将二聚酸、烷 基胺和芳香胺进行共聚合反应，其中，所述二聚酸为油酸和亚油酸的二聚体，所述烷基胺为 C10-C20的烷基伯胺中的一种或多种，所述芳香胺为苯胺和苯环上被C1-C3的烷基单点取 代的或多点取代的苯胺中的一种或多种。
[0022] 根据本发明，所述二聚酸是含有2个羧酸基团的二聚脂肪酸，其为油酸 (CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7COOH)) (CH3(CH2)4CH = CHCH2CH = CH(CH2)7COOH) 体。这样的二聚酸可以通过本发明常规的方法获得，例如文献"张树林.二聚酸的合成与应 用，《精细石油化工》，1995"中记载的方法，也可以是市售品（优选采用纯度在98重量％以 上的）。