[發明專利]一種環保型抗高溫合成基泡沫鉆井液及其制備方法

無效

• 申請號: 201110407297.X
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102559157A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王富華;王瑞和;張德文;張德武;譚學超;張忻
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東);青島長興化工有限公司
• 主分類號: C09K8/38
• 分類號: C09K8/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鉆井技術領域，特別涉及一種環保型抗高溫合成基泡沫鉆井液及其制備方法。

背景技術

隨著油氣資源需求的日益增加，煤層氣、頁巖氣以及超低壓地層和中后期老油氣田也成為勘探與開發的重要目標，發展低密度鉆井液十分必要。目前主要的低密度鉆井液為霧狀液和水基泡沫，采用低密度鉆井液可有效降低濾失量、減少壓差卡鉆事故、防止井漏、提高機械鉆速，最大限度地降低鉆井液對油氣儲層的損害。水基泡沫鉆井液的液相一般采用淡水或鹽水，氣相一般是空氣、氮氣、天然氣或廢氣。泡沫鉆井液在懸浮巖屑和控制地層壓力方面明顯優于霧狀鉆井液，泡沫鉆井液還具有天然的降濾失和防漏、堵漏特性，通過提高粘度和賈敏堵塞效應降低或阻止流體滲入地層。

盡管水基泡沫鉆井液在控制濾失、降低壓差卡鉆、防漏堵漏方面應用已十分廣泛，但仍然不能有效解決鉆進水敏地層時的儲層損害問題，為此開展油基泡沫流體的研究，對有效解決鉆進過程中泥頁巖水化、儲層保護等問題具有重要意義。

目前，國內外針對油基泡沫鉆井液的研究剛剛起步，并取得一些進展，總體上仍存在著泡沫體系不穩定、抗溫性能較差、抗污染能力弱等問題，另外所用的泡沫基液多為毒性較大的柴油，在環境中不容易生物降解，造成環境污染。因此，利用人工合成的類似油類的無毒基液(簡稱合成基)代替油基泡沫中的油相，研究開發出一種環保型抗高溫油基泡沫鉆井液，對于處在環保要求嚴格的地區的低壓、低滲透、易漏失和井壁不穩定的油氣儲層的勘探開發具有極其重要的現實意義。

發明內容

本發明主要的目的是解決上述問題，提供一種環保型抗高溫合成基泡沫鉆井液體系，該鉆井液體系無毒環保，性能穩定、抗溫性能好，能用于深井欠平衡鉆進，鉆進使用合成基泡沫鉆井液能有效抑制泥頁巖水化膨脹，穩定井壁、防漏堵漏，同時能有效保護油氣儲層。

本發明技術方案如下：

一種環保型抗高溫合成基泡沫鉆井液，采用質量份數1～3份的有機土、1～2份的高溫油基發泡劑、1～3份的高溫油基穩泡劑、92～97份的合成基液，分散相是氣體，通過高速攪拌配制而成。

所述的氣體可以是空氣、天然氣、氮氣中的任一或其任意混合物。

所述的高溫油基發泡劑為烷基磺酸RSO₃H，其中R為C₁₈～C₂₄的烷基或者烯基。

所述的高溫油基穩泡劑為油溶性共聚物多元脂肪酸烷醇酰胺醚。

所述的合成基液為α-烯烴、液體石蠟、合成酯、低毒礦物油(如白油)、植物油中的任一或其任意混合物；所述的α-烯烴，含有至少約90％(質量)含至少12個碳原子的烴類，大于10％(質量)含至少16個碳原子的烴類，至少約60％(質量)異構烷烴，至少約95％(質量)總烷烴，至多約1％(質量)環烷烴，小于0.1％(質量)芳烴。

所述的高溫穩泡劑制備方法包括以下步驟：

1)用多元脂肪酸在酸催化劑的作用下，與甲醇反應，得到多元脂肪酸甲酯；所述催化劑可以采用各種酸性催化劑，可以為反應條件下的液體酸，也可以是固體酸，可以是無機酸或者有機酸，包括硫酸、草酸、苯磺酸，也可以是超強酸。催化劑加入量0.2％～0.8％(以脂肪酸量依據)，反應溫度為80～100℃，反應摩爾比(甲醇/脂肪酸)為3～8，反應時間1～3h。

2)多元脂肪酸甲酯與二乙醇胺反應，得到多元脂肪酸烷醇酰胺；所述催化劑可以采用各種堿性催化劑，包括均相催化劑和非均相催化劑，包括氫氧化鈉、氫氧化鉀等。催化劑加入量0.2％～1.0％(以脂肪酸甲酯量依據)，反應溫度為80～120℃，反應摩爾比1.05～1.10(二乙醇胺/脂肪酸甲酯)。稀釋劑可以采用各種有機溶劑，包括各種烷基苯(如甲苯、二甲苯)和各種油品(如柴油、石蠟等)。

3)在催化劑作用下，通過多元脂肪酸烷醇酰胺與環氧乙烷反應得到多元脂肪酸烷醇酰胺醚；所述催化劑可以為堿性催化劑，也可以利用前一步反應中殘余的堿作催化劑，反應溫度為60～180℃，反應摩爾比(環氧乙烷/多元脂肪酸烷醇酰胺)為2～4。

本發明的效果：合成基發泡劑的性能優良，100mL合成基液中加入0.5％發泡劑，發泡體積可達500mL，加入穩泡劑之后半衰期可達15min以上；合成基泡沫鉆井液的密度在0.10～0.40g/cm³，鉆井液的抗溫能力大于160℃，體系穩定時間大于15min，鉆井液循環中不會出現氣液分離現象，在整個循環過程中，保護低壓油氣層效果較好。