[發明專利]用于鉆井和完井流體的乳狀液穩定劑

無效

• 申請號: 201080040336.0
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN102482563A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 瑞安·范桑特恩
• 申請（專利權）人: 哈里伯頓能源服務公司
• 主分類號: C09K8/28
• 分類號: C09K8/28;C09K8/36
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丙林;張英

技術領域

本發明涉及乳狀液和使用這種乳狀液的方法。更具體地，本發明涉及乳狀液穩定劑以及它們在地下應用中的應用。

背景技術

乳狀液通常包含兩個不混溶的相。所述兩個不混溶的相可包括連續(或外)相和不連續(或內)相。所述不連續相可以包含通常以小滴存在于連續相中的二次流體。兩種乳狀液為水包油和油包水。水包油乳狀液通常包含在油質流體中至少部分不混溶的流體(通常為水基流體)作為連續相并包含油質流體作為不連續相。油包水乳狀液相反，具有油質流體作為連續相且具有在油質流體中至少部分不混溶的流體(通常為水基流體)作為不連續相。油包水乳狀液還可以被稱為反相乳狀液。

已經將這種乳狀液用于各種油和天然氣應用中。例如，在用于包括鉆井、生產和完井操作的地下處理應用的油和天然氣工業中可以使用乳狀液。可以使用反相乳狀液，因為在一些情況中如在井眼中存在大量水反應性材料時，當與水基泥漿相比時，油質基處理液(也稱作泥漿)可以具有期望的性能特征。這些性能特征可以包括例如更好的鉆柱和井下工具的潤滑、更薄的濾餅形成以及更好的孔穩定性。

不具有能夠穩定在油質流體中至少部分不混溶的流體的乳化劑的油包水型乳狀液典型地經歷自然降解過程如液滴聚結和奧斯特瓦爾德熟化，直至至少部分不混溶的兩相發生分離且不再存在乳狀液。具有不穩定的反相乳狀液可能發生問題，因為如果乳狀液不穩定，則其可能不具有一致、可靠的性能。這個問題可能因當用于地下應用時乳狀液可能經歷的物理力如熱、機械和化學應力而惡化。有時被稱為乳化劑的乳狀液穩定劑作為穩定劑在乳狀液中可以是有用的，特別是當用于地下應用中時。如本文中所用的術語“乳狀液穩定劑”或乳化劑可以指能夠降低油質流體與在油質流體中至少部分不混溶的流體之間的界面張力的任何化合物。

一些傳統的乳狀液穩定劑是基于表面活性劑的?；诒砻婊钚詣┑娜闋钜悍€定劑通常包含與油相相互作用的疏水部分和與非油質相相互作用的親水部分。這些相互作用通常降低了水滴與油之間的界面的表面張力，這可以減緩兩個不混溶相對分離的自然傾向。

發明內容

本發明涉及乳狀液以及使用這種乳狀液的方法。更特別地，本發明涉及乳狀液穩定劑以及它們在地下應用中的應用。

根據本發明的第一方面，提供了一種穩定的乳狀液組合物，包含：油質流體、與所述油質流體至少部分不混溶的流體、以及乳狀液穩定劑，其中所述乳狀液穩定劑包含第一離子化合物和第二離子化合物，所述第一離子化合物可溶于所述油質流體或者與所述油質流體至少部分不混溶的所述流體，所述第二離子化合物具有與所述第一離子化合物相反符號的電荷且至少部分可溶于與所述第一離子化合物(具有)相反(電荷)的流體。

在一個實施方式中，所述第一離子化合物、所述第二離子化合物或者兩者包含離子表面活性劑。

在一個實施方式中，所述第一離子化合物、所述第二離子化合物或者兩者包含離子聚電解質。

在一個實施方式中，所述第一離子化合物和所述第二離子化合物中的一個包含離子表面活性劑且所述第一離子化合物和所述第二離子化合物中的另一個包含離子聚電解質。

在一個實施方式中，所述離子表面活性劑包含陰離子表面活性劑。

在一個實施方式中，所述陰離子表面活性劑包含選自由以下組成的組的至少一種化合物：烷基羧酸鹽、烷基醚羧酸鹽、N-?；被?、N-?；劝彼猁}、N-?；嚯?、烷基苯磺酸鹽、鏈烷烴磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、木質素硫酸鹽、磺基琥珀酸鹽的衍生物、聚萘基甲基磺酸鹽、烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、單烷基磷酸鹽、多烷基磷酸鹽、脂肪酸、酸的堿金屬鹽、脂肪酸的堿金屬鹽、酸的堿式鹽、酸的鈉鹽、脂肪酸的鈉鹽、烷基乙氧基化物、皂(脂肪酸的金屬鹽，脂肪酸鹽，soap)、它們的組合、以及它們的衍生物。

在一個實施方式中，所述離子表面活性劑包含陽離子表面活性劑。

在一個實施方式中，所述陽離子表面活性劑包含選自由以下組成的組的至少一種化合物：烷基胺、烷基胺鹽、季銨鹽、乙氧基化的季銨鹽、胺氧化物(氧化胺)、烷基三甲基胺、三乙胺、烷基二甲基芐基胺、它們的衍生物、以及它們的組合。

在一個實施方式中，所述離子聚電解質包含陰離子聚電解質。