油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑及制備方法，由二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸三種單體經(jīng)脫水反應(yīng)縮聚而成，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1:1:1.4～4。該乳化劑是一種大分子聚合物類表面活性劑，單位質(zhì)量含有更多的親油和親水基團(tuán)，乳化效率會(huì)更高；分子結(jié)構(gòu)中的親水基團(tuán)為酰胺基團(tuán)，具有良好的抗高溫能力；與潤(rùn)濕劑之間具有協(xié)同增效作用，更有利于固相表面的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。
【專利說明】
油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油天然氣鉆井技術(shù)領(lǐng)域，確切地說涉及一種油基鉆井液用輔乳化劑及該輔乳化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輔乳化劑作為油包水乳化鉆井液的最重要處理劑之一，主要具有兩方面作用:與主乳化劑一起降低油水界面張力，形成穩(wěn)定的油包水乳狀液;作為一種HLB值較高的油包水乳化劑，具有一定的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用，能將固相顆粒表面由親水性潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)為親油性潤(rùn)濕，使其更容易在油相中均勻分散。目前，常用的輔乳化劑主要是失水山梨醇脂肪酸酯類和烷基酚聚氧乙烯醚兩類，如公開號(hào)為CN1215075，【公開日】為1999年4月28日的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種鉆井液乳化劑，是由基礎(chǔ)油、滑潤(rùn)劑、山梨醇酐單油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、非離子型聚丙烯酰胺和酒精配制而成，將其用于水基泥漿中則成為水包油包水型的乳狀液，用于油基泥漿中則成為油包水包油型乳狀液，能使摩擦阻力大大降低，提高鉆頭壽命、減少提鉆次數(shù)、縮短鉆井周期，降低鉆井成本，提高鉆井效率，還具有制備容易、成本低、用量少的優(yōu)點(diǎn)，適于各種深井鉆井液中添加。
[0003]但以上述專利文獻(xiàn)為代表的輔乳化劑，實(shí)際應(yīng)用效果不夠理想，主要表現(xiàn)在以下方面:無論是失水山梨醇脂肪酸酯類輔乳化劑，還是烷基酚聚氧乙烯醚輔乳化劑，兩者均屬于小分子乳化劑，乳化效果差，且用其配置的乳液乳化穩(wěn)定性差，易發(fā)生破乳;兩者的抗高溫能力差，失水山梨醇脂肪酸酯類的主要官能團(tuán)為酯，烷基酚聚氧乙烯醚的主要官能團(tuán)為醚，這兩種官能團(tuán)在高溫條件下極易發(fā)生斷鏈分解，從而使乳化劑失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和不足，提供一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，該乳化劑是一種大分子聚合物類表面活性劑，單位質(zhì)量含有更多的親油和親水基團(tuán)，乳化效率會(huì)更高；分子結(jié)構(gòu)中的親水基團(tuán)為酰胺基團(tuán)，具有良好的抗高溫能力；與潤(rùn)濕劑之間具有協(xié)同增效作用，更有利于固相表面的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。
[0005]同時(shí)，本發(fā)明還提供了油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，其特征在于:由如下三種單體組成:二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1: 1: 1.4?4。
[0007]所述的脂肪酸由任意比例的油酸和亞油酸混合而成。
[0008]所述的多烯多胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種。
[0009]所述的二元酸酐為丙二酸酐、馬來酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一種。
[0010]—種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的制備方法，其特征在于:由二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸三種單體經(jīng)脫水反應(yīng)縮聚而成，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1:1:1.4?4。[0011 ]所述的制備方法具體包括如下步驟:
a、將多烯多胺與脂肪酸單體按照摩爾比1:1.5?1:4加入三口燒瓶中，攪拌至混合均勻；
b、在三口燒瓶上添加分水器，分水器接口處添加冷凝管，并通入循環(huán)冷凝水，保持?jǐn)嚢杷俣龋瑢⒂驮囟忍嵘?50°C?1800C，保溫12h;
C、將油浴溫度降低至70°C?100°C后，加入與多烯多胺物質(zhì)的量相同的二元酸酐，保持?jǐn)嚢杷俣?，保?h;
d、將收集的反應(yīng)副產(chǎn)物水排除，停止加熱與攪拌，待溫度冷卻至室溫時(shí)倒出，即得到聚酰胺類輔乳化劑。
[0012]所述a步驟中，將多烯多胺與脂肪酸單體按照摩爾比為1:2的比例加入三口燒瓶中。
[0013]所述b步驟中，油浴溫度提升至160°C，保溫12h。
[0014]所述c步驟中，將油浴溫度降低至80°C后，加入與多烯多胺物質(zhì)的量相同的二元酸酐，保持?jǐn)嚢杷俣?，保?h。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果如下:
1、本發(fā)明是一種聚合物類表面活性劑，乳化效果更強(qiáng)，對(duì)控制高溫高壓濾失量有輔助作用。
[0016]2、本發(fā)明采用酰胺基團(tuán)作為親水基團(tuán)，具有良好的抗高溫能力，最高達(dá)220°C。
[0017]3、本發(fā)明具有多個(gè)親水基團(tuán)，與潤(rùn)濕劑之間具有協(xié)同增效作用，更有利于固相表面的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。
[0018]4、合成抗高溫油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的原材料為通用化工產(chǎn)品，來源十分廣泛，合成工藝安全、環(huán)保、簡(jiǎn)單、易操作，便于工業(yè)生產(chǎn)。
[0019]5、將油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑配制的高密度油包水鉆井液抗溫可達(dá)2200C，且老化后鉆井液流變性穩(wěn)定，高溫高壓濾失量小，破乳電壓穩(wěn)定。
[0020]6、油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑所具有的特殊分子結(jié)構(gòu)使其在油水界面形成更穩(wěn)定的乳化膜，配制低油水比和高油水比的油基鉆井液體系中均能保證其具有較高的乳化穩(wěn)定性，實(shí)用范圍更廣。
[0021]7、本發(fā)明形成的聚酰胺類輔乳化劑具有較強(qiáng)的乳化能力、抗高溫能力和與潤(rùn)濕劑之間的協(xié)同增效能力使其適用于配制具有抗高溫能力的油基鉆井液，尤其是配制低油水比的抗高溫油基鉆井液體系。
[0022]8、由聚酰胺類輔乳化劑配制的鉆井液具有穩(wěn)定的流變性，較低的高溫高壓濾失量，較強(qiáng)的破乳電壓和很好的抗高溫能力，將其應(yīng)用在復(fù)雜深井的鉆井過程中，能夠有效提高井壁穩(wěn)定性、減少鉆下復(fù)雜事故，且能夠回收再利用，進(jìn)一步擴(kuò)大鉆井效益，具有重要意義和廣泛的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
本發(fā)明公開了一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，由如下三種單體組成:二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1: 1: 1.4。
[0024]實(shí)施例2
本發(fā)明公開了一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，由如下三種單體組成:二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1: 1:4。
[0025]實(shí)施例3
本發(fā)明公開了一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，由如下三種單體組成:二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1: 1: 2。
[0026]實(shí)施例4
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述的脂肪酸由任意比例的油酸和亞油酸混合而成。所述的多烯多胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種。所述的二元酸酐為丙二酸酐、馬來酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一種。
[0027]實(shí)施例5
本發(fā)明公開了一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的制備方法，由二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸三種單體經(jīng)脫水反應(yīng)縮聚而成，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1:1:1.4 ?4ο
[0028]實(shí)施例6
作為本制備方法的一較佳實(shí)施方式，其具體包括如下步驟:
a、將多烯多胺與脂肪酸單體按照摩爾比1:1.5?1:4加入三口燒瓶中，攪拌至混合均勻；
b、在三口燒瓶上添加分水器，分水器接口處添加冷凝管，并通入循環(huán)冷凝水，保持?jǐn)嚢杷俣?，將油浴溫度提升?50°C?1800C，保溫12h;
C、將油浴溫度降低至70°C?100°C后，加入與多烯多胺物質(zhì)的量相同的二元酸酐，保持?jǐn)嚢杷俣?，保?h;
d、將收集的反應(yīng)副產(chǎn)物水排除，停止加熱與攪拌，待溫度冷卻至室溫時(shí)倒出，即得到聚酰胺類輔乳化劑。
[0029]實(shí)施例7
在實(shí)施例6的基礎(chǔ)上，所述a步驟中，將多烯多胺與脂肪酸單體按照摩爾比為1:2的比例加入三口燒瓶中，攪拌速率為200轉(zhuǎn)每分鐘。所述b步驟中，油浴溫度提升至160°C，保溫12h。所述c步驟中，將油浴溫度降低至80°C后，加入與多烯多胺物質(zhì)的量相同的二元酸酐，保持?jǐn)嚢杷俣?，保?h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，其特征在于:由如下三種單體組成:二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1: 1: 1.4?4。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，其特征在于:所述的脂肪酸由任意比例的油酸和亞油酸混合而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，其特征在于:所述的多烯多胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑，其特征在于:所述的二元酸酐為丙二酸酐、馬來酸酐、丁 二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一種。5.—種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的制備方法，其特征在于:由二元酸酐、多烯多胺和脂肪酸三種單體經(jīng)脫水反應(yīng)縮聚而成，其中，二元酸酐、多烯多胺與脂肪酸的摩爾比為1:1:1.4 ?4ο6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的制備方法，其特征在于:所述的制備方法具體包括如下步驟: a、將多烯多胺與脂肪酸單體按照摩爾比1:1.5?1: 4加入三口燒瓶中，攪拌至混合均勻； b、在三口燒瓶上添加分水器，分水器接口處添加冷凝管，并通入循環(huán)冷凝水，保持?jǐn)嚢杷俣?，將油浴溫度提升?50°C?1800C，保溫12h; C、將油浴溫度降低至70°C?100°C后，加入與多烯多胺物質(zhì)的量相同的二元酸酐，保持?jǐn)嚢杷俣?，保?h; d、將收集的反應(yīng)副產(chǎn)物水排除，停止加熱與攪拌，待溫度冷卻至室溫時(shí)倒出，即得到聚酰胺類輔乳化劑。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的制備方法，其特征在于:所述a步驟中，將多烯多胺與脂肪酸單體按照摩爾比為1:2的比例加入三口燒瓶中。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的制備方法，其特征在于:所述b步驟中，油浴溫度提升至160°C，保溫12h。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種油基鉆井液用聚酰胺類輔乳化劑的制備方法，其特征在于:所述c步驟中，將油浴溫度降低至80°C后，加入與多烯多胺物質(zhì)的量相同的二元酸酐，保持?jǐn)嚢杷俣?，保?h。
【文檔編號(hào)】C09K8/035GK105907381SQ201610253110
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】羅宇峰, 秦宗倫, 蔣官澄, 張謙, 楊蘭平, 顏娟
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司