一种耐高温钻井乳化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐高温钻井乳化剂及其制备方法，其原料及其原料组分的重量份数为：脂肪酸30~65份；多胺5~15份；羧酸5~15份；添加剂5~15份；稀释剂15~35份。与现有技术相比较具有绿色环保、抗高温180℃、添加量小且乳化稳定性好的特点。
【专利说明】
一种耐高温钻井乳化剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及石油钻井技术领域，具体地说是一种耐高温钻井乳化剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 钻井液作为钻井工程的重要组成部分，其性能直接关系到深井、超深井的钻井质 量、钻井成本和钻井周期。相对于水基钻井液，油基钻井液具有较强的防塌抑制性、润滑性 和良好的储层保护性能，尤其可满足强水敏及高温、超高温地层，或者需要钻大位移特殊井 及海上水平井等特殊转钻井需要。
[0003] 油基钻井液，又称油包水钻井液，油包水乳化钻井液是以水为分散相，油为连续 相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、有机土和加重剂等形成的乳化液体系，为了形成稳定的 油包水乳化钻井液，必须正确的选择和使用乳化剂，乳化剂是决定乳状液稳定性的关键因 素，乳化剂的作用有：1)在油水界面形成具有一定强度的吸附膜;2)降低油水界面张力；3) 增加外相粘度。以上三方面均可阻止分散液滴聚合变大，从而使乳状液保持稳定，因此，乳 化剂是影响油包水乳化钻井液性能和使用效果的重要因素。
[0004] 目前国内油基钻井液乳化剂大多为失水山梨糖醇单油酸酯（Span-80)或其衍生 物，其最大的缺点是耐高温性较差，严重制约了国内油基钻井液技术在高温深井的应用，为 解决上述问题，市场上也出现了一些抗高温乳化剂，这些乳化剂仍然普遍存在生产成本高、 添加量大的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提出一种耐高温钻井乳化剂及其制备方法。
[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：一种耐高温钻井乳化剂，其特征在于，包括以下 重量份数的原料:脂肪酸30~65份;多胺5~15份;羧酸5~15份;添加剂5~15份;稀释剂15~35 份。
[0007] 作为优选的技术方案，所述脂肪酸为妥尔油脂肪酸、松香酸、己二酸、辛酸、癸酸、 月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、木质素酸和类花生酸中的任意一 种或多种。
[0008] 作为优选的技术方案，所述多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯 多胺、氢化牛脂胺、十八胺、油基伯胺、N-油基-1,3-丙撑二胺、N-牛脂基-1,3-丙撑二胺和N-牛脂基二丙撑三胺中的任意一种或多种。
[0009] 作为优选的技术方案，所述羧酸为柠檬酸、马来酸、二甘醇酸酐、戊二酸酐和马来 酸酐中的任意一种或多种。
[0010] 作为优选的技术方案，所述添加剂为二甘醇、三甘醇和四甘醇中的任意一种或多 种。
[0011] 作为优选的技术方案，所述稀释剂为二甘醇高沸物、二甘醇胺高沸物、吗啉高沸 物、植物沥青中的任意一种或多种。
[0012] -种耐高温钻井乳化剂的制备方法，包括以下步骤： 1) 将30~65重量份的脂肪酸和5~15重量份的多胺加入至反应釜内，搅拌并升温至120~ 180°C，反应2~4h，得到第一混合液； 2) 向步骤1)得到的第一混合液中加入5~15重量份的羧酸和5~15重量份的添加剂，并控 制反应釜内的温度至115~170°C，搅拌，反应1.5~3h，得到第二混合溶液； 3) 向步骤2)得到的第二混合溶液中加入15~35重量份的稀释剂，控制温度为50~110°C， 搅拌，反应0.5~1.5h，即得乳化剂成品。
[0013] 由于采用了上述技术方案，本发明具有以下突出的有益效果： 1、本发明乳化剂绿色环保、耐高温180°C，有效解决了乳化剂在钻井液体系中高温降 解，导致的钻井液体系破乳、流变性变差和重晶石沉降等问题。
[0014] 2、本发明脂肪酸、多胺、羧酸、添加剂、稀释剂共同配合制得的乳化剂乳化稳定性 强、滤失量低、添加量小，便于推广和应用。
[0015] 3、采用二甘醇高沸物、二甘醇胺高沸物、吗啉高沸物、植物沥青等作为稀释剂，一 方面起到稀释作用，并能起到辅助乳化的作用，提高乳化稳定性，另一方面实现废物利用的 目的，绿色环保、降低成本。
[0016] 4、合成乳化剂的原料多选自来源丰富、价格便宜的再生型天然化工原料，降低了 乳化剂生产成本。
【具体实施方式】
[0017] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0018] 实施例1 一种耐高温钻井乳化剂，包括以下重量份数的原料:妥尔油脂肪酸30份;二乙烯三胺5 份;柠檬酸5份;二甘醇5份;二甘醇胺高沸物15份。
[0019] -种耐高温钻井乳化剂的制备方法，包括以下步骤： 1) 将30重量份的妥尔油脂肪酸和5重量份的二乙烯三胺加入至反应釜内，搅拌并升温 至120°C，反应4h，得到第一混合液； 2) 向步骤1)得到的第一混合液中加入5重量份的柠檬酸和5重量份的二甘醇，并控制反 应釜内的温度至115 °C，搅拌，反应3h，得到第二混合溶液； 3) 向步骤2)得到的第二混合溶液中加入15重量份的二甘醇胺高沸物，控制温度为50 °C，搅拌，反应1.5h，即得乳化剂成品。
[0020] 实施例2 一种耐高温钻井乳化剂，包括以下重量份数的原料:松香酸65份;氢化牛脂胺15份;马 来酸15份;三甘醇15份;吗啉高沸物35份。
[0021 ] -种耐高温钻井乳化剂的制备方法，包括以下步骤： 1)将65重量份的松香酸和15重量份的氢化牛脂胺加入至反应釜内，搅拌并升温至180 °C，反应2h，得到第一混合液； 2) 向步骤1)得到的第一混合液中加入15重量份的马来酸和15重量份的三甘醇，并控制 反应釜内的温度至170°C，搅拌，反应1.5h，得到第二混合溶液； 3) 向步骤2)得到的第二混合溶液中加入35重量份的吗啉高沸物，控制温度为110°C，搅 拌，反应〇.5h，即得乳化剂成品。
[0022] 实施例3 一种耐高温钻井乳化剂，包括以下重量份数的原料：肉豆蔻酸40份;油基伯胺10份;二 甘醇酸酐1 〇份;四甘醇1 〇份;植物沥青25份。
[0023 ] -种耐高温钻井乳化剂的制备方法，包括以下步骤： 1) 将40重量份的肉豆蔻酸和10重量份的油基伯胺加入至反应釜内，搅拌并升温至140 °C，反应3.5h，得到第一混合液； 2) 向步骤1)得到的第一混合液中加入10重量份的二甘醇酸酐和10重量份的四甘醇，并 控制反应釜内的温度至130°C，搅拌，反应2.5h，得到第二混合溶液； 3) 向步骤2)得到的第二混合溶液中加入25重量份的植物沥青，控制温度为70°C，搅拌， 反应lh，即得乳化剂成品。
[0024] 实施例4 一种耐高温钻井乳化剂，包括以下重量份数的原料:棕榈酸55份;N-油基-1，3-丙撑二 胺10份;戊二酸酐10份;四甘醇10份;二甘醇高沸物20份。
[0025] -种耐高温钻井乳化剂的制备方法，包括以下步骤： 1) 将55重量份的棕榈酸和10重量份的N-油基-1，3_丙撑二胺加入至反应釜内，搅拌并 升温至160°C，反应2.5h，得到第一混合液； 2) 向步骤1)得到的第一混合液中加入10重量份的戊二酸酐和10重量份的四甘醇，并控 制反应釜内的温度至150°C，搅拌，反应2h，得到第二混合溶液； 3) 向步骤2)得到的第二混合溶液中加入20重量份的二甘醇高沸物，控制温度为90 °C， 搅拌，反应lh，即得乳化剂成品。
[0026]对乳化剂的性能评价 按如下配方配制钻井液： 钻井液1:柴油包水(油水体积比为90:10): 500份柴油+20份乳化剂+15份有机土+10份 氧化钙+160份CaCl2水溶液(浓度25 % )+750份重晶石+降滤失剂10份； 钻井液2:柴油包水(油水体积比为80: 20): 500份柴油+20份乳化剂+15份有机土+10份 氧化钙+160份CaCl2水溶液(浓度25 % )+750份重晶石+降滤失剂10份； 钻井液3:柴油包水(油水体积比为70: 30): 500份柴油+20份乳化剂+15份有机土+10份 氧化钙+160份CaCl2水溶液(浓度25 % )+750份重晶石+降滤失剂10份； 钻井液4:柴油包水(油水体积比为90:10): 500份柴油+20份司盘-80+15份有机土+10份 氧化钙+160份CaCl2水溶液(浓度25 % )+750份重晶石+降滤失剂10份； 钻井液5:柴油包水(油水体积比为90:10): 500份柴油+12份乳化剂+15份有机土+10份 氧化钙+160份CaCl2水溶液(浓度25 % )+750份重晶石+降滤失剂10份； 将实施例1-4所得乳化剂分别应用到钻井液1中，并将得到的四组钻井液1放入180°C滚 子加热炉中热滚16小时，测试热滚前及热滚后的破乳电压及滤失量。
由上表可知，实施例1-4所得乳化剂的破乳电压在高温前和高温后变化不大，滤失量均 在10ml以内，说明实施例1-4所得乳化剂均具有良好的乳化稳定性及耐高温性，且实施例ΙΑ 所得乳化剂无明显差异。
[0028]将实施例3所得乳化剂应用于钻井液1、钻井液2、钻井液3、钻井液5中，在钻井液4 中应用司盘-80，并将钻井液1、钻井液2、钻井液3、钻井液4、钻井液5，放入180 °C滚子加热炉 中热滚16小时，测试热滚前及热滚后的破乳电压及滤失量。
由上表可知，钻井液1、钻井液2、钻井液3的破乳电压及滤失量均相差不大，即本发明乳 化剂在不同油水比的钻井液中均能起到较好的乳化效果;钻井液1、钻井液2、钻井液3的破 乳电压明显高于钻井液4，钻井液1、钻井液2、钻井液3的滤失量明显低于钻井液4，相同量的 本发明乳化剂和司盘-80应用于钻井液中，本发明乳化剂的耐高温性及乳化稳定性均明显 优于司盘-80;钻井液5的破乳电压和滤失量与钻井液4相比，差异性不大，即达到相同的乳 化效果，本发明乳化剂添加量明显小于司盘-80的添加量。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种耐高温钻井乳化剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：脂肪酸30~65份； 多胺5~15份;羧酸5~15份;添加剂5~15份;稀释剂15~35份。2. 按照权利要求1所述的一种耐高温钻井乳化剂，其特征在于:所述脂肪酸为妥尔油脂 肪酸、松香酸、己二酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、花生酸、山俞 酸、木质素酸和类花生酸中的任意一种或多种。3. 按照权利要求1所述的一种耐高温钻井乳化剂，其特征在于：所述多胺为二乙烯三 胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、氢化牛脂胺、十八胺、油基伯胺、N-油基-1，3-丙 撑二胺、N-牛脂基-1，3-丙撑二胺和N-牛脂基二丙撑三胺中的任意一种或多种。4. 按照权利要求1所述的一种耐高温钻井乳化剂，其特征在于:所述羧酸为柠檬酸、马 来酸、二甘醇酸酐、戊二酸酐和马来酸酐中的任意一种或多种。5. 按照权利要求1所述的一种耐高温钻井乳化剂，其特征在于:所述添加剂为二甘醇、 三甘醇和四甘醇中的任意一种或多种。6. 按照权利要求1所述的一种耐高温钻井乳化剂，其特征在于:所述稀释剂为二甘醇高 沸物、二甘醇胺高沸物、吗啉高沸物、植物沥青中的任意一种或多种。7. 按照权利要求1-6任意一项所述的一种耐高温钻井乳化剂的制备方法，包括以下步 骤： 1) 将30~65重量份的脂肪酸和5~15重量份的多胺加入至反应釜内，搅拌并升温至120 ~180°C，反应2~4h，得到第一混合液； 2) 向步骤1)得到的第一混合液中加入5~15重量份的羧酸和5~15重量份的添加剂，并 控制反应釜内的温度至115~170°C，搅拌，反应1.5~3h，得到第二混合溶液； 3) 向步骤2)得到的第二混合溶液中加入15~35重量份的稀释剂，控制温度为50~110 °C，搅拌，反应0.5~1.5h，即得乳化剂成品。
【文档编号】C09K8/36GK105885807SQ201610242827
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】李奎, 李川, 张传海
【申请人】潍坊天福化学科技有限公司