[發明專利]一種全油基鉆井液有機流變改進劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210575509.X
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103012180A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張現斌;黃達全;王偉忠;馬運慶;李振杰;田增艷;馬翠雪
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C07C231/02
• 分類號: C07C231/02;C07C233/38;C09K8/035;C09K8/32
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 陳昌娟

技術領域

本發明涉及一種全油基鉆井液，特別是涉及一種全油基鉆井液的有機流變改進劑的制備方法。

背景技術

油基鉆井液是一類典型的觸變性流體，在剪切條件下表現出較低的粘度，剪切停止則必須能夠快速形成一定強度的膠凝結構，以懸浮鉆屑和加重材料。目前油基鉆井液主要是應用低粘度、低芳烴含量的基油，如礦物油、內烯烴、α-烯烴、酯等。但大多數有機土在低粘度、低芳烴含量的基油中不能有效地分散或膨脹，需要提高溫度和增加機械力，但是在現場難以達到這種配置條件。而且，由于在這類基油中較低的觸變性質，往往需要更高濃度的有機土，但這樣會增加油基鉆井液的塑性粘度并降低剪切稀釋性質。因此，在低粘度、低芳烴含量的油基/合成基鉆井液中通常會使用大量的流型調節劑，以使其達到所需的懸浮性能和觸變性。

油基鉆井液流變改進劑是目前國外油包水鉆井液和全油基鉆井液中提高懸浮性和觸變性的核心處理劑，而國內該類產品的研發和應用幾乎是空白，難以解決有機土在低粘度、低芳烴基油中不易形成膠凝結構的難題。低粘度、低芳烴基油全油基鉆井液的懸浮性能和觸變性差，嚴重制約了我國油基鉆井液技術的發展和應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于低粘度、低芳烴含量礦物油全油基鉆井液的有機流變改進劑的制備方法，以解決全油基鉆井液動切力低、低剪切速率低粘度低的問題。

為此，本發明的技術方案如下：

一種全油基鉆井液有機流變改進劑的制備方法，包括以下步驟：

1）在130℃~150℃下，多元脂肪酸或其酯與羥烷基取代胺發生反應，其投料比使得所述羥烷基取代胺與所述多元脂肪酸或其酯中半數的羧酸基團或酯基反應；

2）在150℃~170℃下，使步驟1）中的反應產物與多元有機胺反應，其投料使得所述多元有機胺與步驟1）中未酰胺化的羧基或其酯基完全反應。

所述多元脂肪酸為二元脂肪酸、三元脂肪酸或它們的混合物；所述的酯為二元脂肪酸甲酯、三元脂肪酸甲酯或它們的混合物。混合比例為任意比。

優選的是，所述羥烷基取代有機胺為二羥乙基胺、二羥丙基胺、二羥異丙基胺、二羥丁基胺、羥乙基乙基胺、羥乙基丙基胺或羥丙基丁基胺。

更優選的是，所述羥烷基取代有機胺為二羥乙基胺或二羥丙基胺。

優選的是，所述多元有機胺為含1~6個碳原子的烷撐基多元胺且至少含有2個氮原子，所述多元有機胺可以是乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺。

使用前，步驟2）所制備的有機流變改進劑由單一有機極性溶劑進行溶解，或由該單一有機極性溶劑與非極性溶劑按質量比9：1配制的復合溶劑進行溶解。

其中所述極性溶劑為醇、酮、甘油酯、碳酸酯、胺或呋喃；所述非極性溶劑為煤油、石油醚、柴油或礦物油。

優選的是，所述的復合溶劑為煤油與碳酸丙烯酯的混合溶劑。

本發明的方法通過結構合適的二元、三元脂肪酸或其甲酯、羥烷基取代胺和多元有機胺制備出低聚酰胺類有機流變改進劑。所制得的產品能夠充分溶解或分散在油相中；同時其分子中的酰胺基、酯基、羥基和烷氧基通過分子間力、氫鍵等弱相互作用與有機土協同作用，形成具有一定強度的弱膠凝結構，能夠有效地改善油基鉆井液的懸浮性和觸變性，形成更具剪切稀釋性、動切力高以及快速的弱膠凝強度和低塑性粘度的流體。

具體實施方式

本發明的改進劑通過多元脂肪酸或其酯與羥烷基取代有機胺和多元有機胺反應而成。

多元脂肪酸或其酯是一種通過不飽和脂肪酸或其酯生產的工業化產品，其主要分子特征是含有兩個或兩個以上的羧基或酯基，其多元羧酸的多數分子的碳原子數在22~60之間，工業產品中碳原子數為36的產品為主要組分，其次為碳原子數為54及以上的組分，極少量的為碳原子數小于20的組分，其主要組分的分子結構如下：

其中，R的碳原子數為22~60；R₁、R₂相同，為H或碳原子數為1~3的烷基。

羥烷基取代有機胺包括碳鏈為1~6個碳原子的羥烷基取代胺，較為合適的碳原子數為2~4個，一般采用二羥乙基胺、二羥丙基胺、二羥異丙基胺、二羥丁基胺、羥乙基乙基胺、羥乙基丙基胺和羥丙基丁基胺中的一種，其中二羥乙基胺和二羥丙基胺較為常用。

多元有機胺主要包括含1~6個碳原子的烷撐基多元胺，其中至少含有2個氮原子。通常選用乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或其它多乙烯多胺。