低密度全油基鉆井液及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種低密度全油基鉆井液及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中油基鉆井液中乳化液滴及有機土顆粒造成非常規(guī)的低壓低滲、水敏性且水相活度差異大以及易造成固相損害地層的損害及油基鉆井液對水侵耐受性差的問題，本發(fā)明專利技術(shù)通過以重量分數(shù)計包括以下組分：(1)100份的基油；(2)包括主乳化劑(I)和輔助乳化劑(Ⅱ)的復(fù)合乳化劑不少于0.5份；(3)0.1～5份的增粘劑；(4)0.5～5份的降濾失劑；(5)0～5份的堿性物質(zhì)的低密度全油基鉆井液及制備方法的技術(shù)方案，較好的解決了該問題，可用于非常規(guī)的低壓低滲、水敏性且水相活度差異大以及易造成固相損害地層油氣藏的鉆井完井生產(chǎn)工藝。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種低密度全油基鉆井液及其制備方法，適用于非常規(guī)的低壓低滲、水敏性且水相活度差異大以及易造成固相損害地層油氣藏的鉆完井工藝。
技術(shù)介紹
隨著石油儲量的不斷減少且開采困難，世界各國紛紛加大了對復(fù)雜地層油氣資源勘探開發(fā)的投入，開發(fā)新的油藏已經(jīng)成為當今各大石油公司發(fā)展的迫切要求。目前國內(nèi)外的油田，尤其是國內(nèi)大油田相繼進入了開發(fā)后期，逐漸開始動用一些低壓低滲油藏、水敏性且水相活度差異大以及固相損害嚴重的地層油氣藏的勘探開發(fā)。這些油氣藏的開采難度大，對鉆井液密度要求高。為了防止鉆井液漏失以及保護油氣層，經(jīng)常需要鉆井液的密度低于1.0g/cm3。目前滿足這一需要的體系都是以氣體、油相為密度減輕劑。充氣鉆井液或泡沫鉆井液由于其存在諸多不足，并具有可壓縮性，脈沖信號衰減嚴重，鉆水平井、大位移井需要使用MWD時限制了其使用。在低壓低滲儲層中，常規(guī)油基鉆井液中或多或少含乳化水，乳化水滴的存在會導(dǎo)致儲層發(fā)生較為嚴重的水鎖。油基鉆井液具有較強的防塌抑制性、潤滑性和良好的儲層保護性能，尤其可滿足強水敏及高溫、超高溫地層，或者需要鉆大位移特殊井及海上水平井等特殊轉(zhuǎn)鉆井需要。常規(guī)的油基鉆井液一般為油包水乳化鉆井液，其中的水相常用氯化鈣鹽水以平衡地層水活度，防止水侵，油包水乳化鉆井液(水相含量為l0％～40％)具有潤滑性能優(yōu)良、抑制性強、井壁穩(wěn)定性和抗溫性能好等優(yōu)點，目前雖然得到廣泛應(yīng)用，但仍存在一定不足，例如鉆井液含有大量乳化水滴，塑性黏度高，影響機械鉆速，并造成儲層乳化液滴堵塞；為保持油包水乳液的穩(wěn)定性，使用了大量乳化劑，會導(dǎo)致巖石表面由親水變?yōu)橛H油，造成儲層損害；鉆井液水相活度很難通過隨時調(diào)節(jié)以平衡不同易塌地層中水的活度，因此不能確保各種易塌地層不引起水化而使井壁失穩(wěn)等。因此不適合非常規(guī)的低壓低滲、水敏性強且水相活度差異大以及易造成固相損害地層油氣藏的鉆完井工藝。而低密度全油基鉆井液不含水，乳化劑用量少，還無需考慮鉆井液水相活度與地層水活度的平衡問題，因而全油基鉆井液除具有油包水乳化鉆井液的優(yōu)點外，還克服了上述不足。可用于易塌地層、鹽膏層，特別是水相活度差異較大的地層，以及能量衰竭的低壓地層和海洋深水鉆井。目前針對這方面的研發(fā)，由于不能解決攜巖的問題，大多是含粘土的全油基鉆井液，如CN101215461報道了一種全油合成基鉆井液，使用的乳化劑為長碳鏈脂肪酸酰胺、長碳鏈烷基苯磺酸鈣、聚烯烴羧酸酯中的一種或多種的混合物，盡管具有低毒、環(huán)保、對儲層傷害小等優(yōu)點，但其含有有機土，易造成固相損害，并且制備成本高，限制了其推廣使用。偶見無粘土的全油基鉆井液的報道，但其體系的抗水侵和鹽侵的能力較差，也限制了其推廣使用。隨著現(xiàn)有油田儲量日益下降，并且新探區(qū)的開采會遇到各種復(fù)雜地層及環(huán)境，急需進行滿足低壓低滲油藏、水敏性強且水相活度差異大以及固相損害嚴重的地層油氣藏勘探開發(fā)的無粘土全油基鉆井液體系，本專利技術(shù)所述的正是這種情況下，適合于此類地層的低密度全油基鉆井液。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中油基鉆井液中乳化液滴及有機土顆粒造成非常規(guī)的低壓低滲、水敏性強且水相活度差異大以及易造成固相損害地層的損害問題，提供一種低密度全油基鉆井液可解決此問題，滿足此類地層油氣藏常規(guī)鉆井、大位移特殊井、海上水平井等特殊需要。本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相對應(yīng)的低密度全油基鉆井液的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題之一，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種低密度全油基鉆井液，包括以下組分：(1)100份的基油；(2)包括主乳化劑和輔助乳化劑的復(fù)合乳化劑不少于0.5份，以所含主乳化劑和輔助乳化劑的質(zhì)量計；(3)0.1～5份的增粘劑；(4)0.5～5份的降濾失劑；(5)0～5份的堿性物質(zhì)；其中，所述主乳化劑選自通式(I)所示結(jié)構(gòu)中的至少一種，輔助乳化劑選自式(Ⅱ)所示結(jié)構(gòu)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸或羧酸鹽中的至少一種；以質(zhì)量計，所述主乳化劑與輔助乳化劑的比例滿足0＜輔助乳化劑:主乳化劑≤1；通式中，R1為含C8～C30飽和或不飽和烴基，R2為氫或者R3CO，R3為C8～C30飽和或不飽和的烴基，x＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；M為選自氫、鈣、鎂、鋇、鋅、鋁、或鐵中的任意一種離子，R'為C8～C30的烷基，m＝1～10，n＝1～40，p取值范圍為1～3中任意整數(shù)。上述技術(shù)方案中，所述復(fù)合乳化劑的加量，以所含主乳化劑和輔助乳化劑的質(zhì)量計，優(yōu)選為0.5～5份；R1、R3優(yōu)選為C11～C23的飽和或不飽和烴，或C11～C23的飽和烴和不飽和烴的混合烴基，R1、R3更優(yōu)選為碳原子數(shù)為十一、十三、十五、十七、十九、二十一的飽和烴或不飽和烴基，或十一、十三、十五、十七、十九、二十一的飽和烴和不飽和烴的混合烴基；x優(yōu)選為2～6，更優(yōu)選為2或3；y優(yōu)選為1～20，更優(yōu)選為1～10；z優(yōu)選為0～30，更優(yōu)選為0～20。所述R'優(yōu)選為C8～C20的烷基；M優(yōu)選為鈣、鎂、鋅或鋁，更優(yōu)選方案為選自鈣或鋅；m優(yōu)選為m＝1～5，n優(yōu)選為n＝5～35，p優(yōu)選為1或2；以質(zhì)量計，所述主乳化劑與輔助乳化劑的比例優(yōu)選為輔助乳化劑:主乳化劑＝1:(3～20)；基礎(chǔ)油優(yōu)選為白油、合成油、液體石蠟中的一種或一種以上的混合物；增粘劑優(yōu)選為順丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、聚甲基丙烯酸烷基酯中的一種或一種以上的混合物；降濾失劑優(yōu)選為長鏈有機胺改性的腐植酸，鏈長優(yōu)選為C12、C16、C18；堿性物質(zhì)優(yōu)選為氧化鈣粉末。上述技術(shù)方案中，所述輔助乳化劑的制備方法可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任意一種，可以是此前文獻公開的公知的制備方法中的一種。例如但不限定制備方法如下：(1)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的制備：將脂肪醇和環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷按所需配比在反應(yīng)溫度為85～160℃，壓力小于0.80MPa表壓條件下，鈣鋇復(fù)合化合物為催化劑，反應(yīng)得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；其中脂肪醇與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的摩爾比為1∶1～15∶1～50，催化劑用量為脂肪醇質(zhì)量的1.0～8.0％；(2)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸(x＝1)的制備：將步驟(1)所合成的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚按所需配比與氯乙酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨催化劑混合，以甲苯為溶劑，在反應(yīng)溫度60～120℃，反應(yīng)3～15小時，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)后處理得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸。其中，脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、氯乙酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨的摩爾比＝1∶1～4∶1～本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種低密度全油基鉆井液，包括以下組分：(1)100份的基油；(2)包括主乳化劑和輔助乳化劑的復(fù)合乳化劑不少于0.5份，以所含主乳化劑和輔助乳化劑的質(zhì)量計；(3)0.1～5份的增粘劑；(4)0.5～5份的降濾失劑；(5)0～5份的堿性物質(zhì)；其中，所述主乳化劑選自通式(I)所示結(jié)構(gòu)中的至少一種，輔助乳化劑選自式(Ⅱ)所示結(jié)構(gòu)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸或羧酸鹽中的至少一種；以質(zhì)量計，所述主乳化劑與輔助乳化劑的比例滿足0＜輔助乳化劑:主乳化劑≤1；通式中，R1為含C8～C30脂肪烴基，R2為氫或者R3CO，R3為C8～C30脂肪烴基，x＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；M為選自氫、鈣、鎂、鋇、鋅、鋁、或鐵中的任意一種離子，R'為C8～C30的烷基，m＝1～10，n＝1～40，p取值范圍為1～3中任意整數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低密度全油基鉆井液，包括以下組分：
(1)100份的基油；
(2)包括主乳化劑和輔助乳化劑的復(fù)合乳化劑不少于0.5份，以所含主乳化劑和輔
助乳化劑的質(zhì)量計；
(3)0.1～5份的增粘劑；
(4)0.5～5份的降濾失劑；
(5)0～5份的堿性物質(zhì)；
其中，所述主乳化劑選自通式(I)所示結(jié)構(gòu)中的至少一種，輔助乳化劑選自式(Ⅱ)
所示結(jié)構(gòu)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸或羧酸鹽中的至少一種；以質(zhì)量計，所述主乳化
劑與輔助乳化劑的比例滿足0＜輔助乳化劑:主乳化劑≤1；
通式中，R1為含C8～C30脂肪烴基，R2為氫或者R3CO，R3為C8～C30脂肪烴基，x
＝1～10，y＝1～40，z＝0～40；M為選自氫、鈣、鎂、鋇、鋅、鋁、或鐵中的任意一種
離子，R'為C8～C30的烷基，m＝1～10，n＝1～40，p取值范圍為1～3中任意整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度全油基鉆井液，其特征在于所述的基油為柴油、白
油、液體石蠟、合成油中的一種或一種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度全油基鉆井液，其特征在于所述的R1和R3為C11～
C23的飽和或不飽和烴基、或C11～C23的飽和烴基和不飽和烴基的混合烴基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度全油基鉆井液，其特征在于所述的x＝2～6，y＝1～20，
z＝0～30。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度全油基鉆井液，其特征在于所述的堿性物質(zhì)為堿金
屬碳酸鹽、堿金屬氧化物、氧化鈣或氫氧化鈣中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度全油基鉆井液，其特征在于所述的增粘劑為順丁橡

\t膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、聚甲基丙烯酸烷基酯、天然瀝青或氧化瀝青中的一種或一種以
上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度全油基鉆井...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高磊，何秀娟，李應(yīng)成，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11