[發明專利]礦物油基鉆井液用聚酰胺基胺流型調節劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310684666.9
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103666414A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張現斌;黃達全;王偉忠;郭劍梅;馬運慶;管恩翠;張向明;宋學文;李振杰
• 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: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035
• 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

本發明涉及一種石油和天然氣行業用鉆井液，特別涉及一種礦物油基鉆井液用聚酰胺基胺流型調節劑及其制備方法。

背景技術

隨著現代鉆井技術的發展，油基鉆井液因其具有潤滑性好、抑制性強、對地層傷害小等優良性能成為各種復雜地層鉆探的首要選擇。但是油基鉆井液懸浮性差，可能形成巖屑床，因此，懸浮能力是決定油基鉆井液性能的參數之一，直接影響到井眼凈化效果、加重材料沉降、當量循環密度、壓力激動和抽吸壓力等。只有適當的懸浮能力并保持其穩定，才能成功鉆探復雜井，尤其是深水井、高溫高壓井和安全密度窗口窄的井段。

早期作為油基鉆井液的增黏提切劑--有機土被廣泛使用。但是，有機土高溫易稠化、降低油基鉆井液的使用壽命，減小油基鉆井液的固相容量，污染低滲透儲層。隨著環境保護要求的日益嚴格，低/無芳烴的礦物油和合成基礎油取代柴油后，常規有機土在這類環保型基礎油中分散懸浮性能較低，往往需要較高濃度的有機土，才可達到懸浮加重材料和井眼凈化的效果，經過井底高溫，造成環保型油基/合成基鉆井液塑性粘度增加，機械鉆速降低，在多套壓力系統的復雜地層中引發井下事故。

早期研究認為，提高鉆井液的懸浮能力通過增加鉆井液黏度實現，并開發了丁苯橡膠等油溶性高分子材料。隨著工業實踐和科學研究的深入，出現一些新的觀點并逐步在石油鉆探行業得到應用：在礦物油和合成基鉆井液中添加一類低粘度（低分子量的）油溶性的極性有機物質，可以顯著改善有機土的膠凝行為，提高體系的動切力、低剪切速率粘度等，油基鉆井液達到“低粘高切”的“快速弱凝膠”的狀態。

目前，國內礦物油基鉆井液技術處于發展階段，與國外相比有較大的差距。為了達到所需的懸浮性質，往往添加了過高濃度的有機土，在井底高溫條件下，有機土分散程度增加，鉆井液稠化嚴重，塑性粘度激增；而為解決這一問題，現場施工中加入多元醇類，如乙二醇、甘油和聚乙二醇等；醚類，如二乙二醇和二甲基醚；小分子酰胺類，如甲酰胺、乙酰胺等物質。這些小分子物質在高溫下可從有機土表面解吸附，從而減少鉆井液的膠凝結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種礦物油基鉆井液用聚酰胺基胺流型調節劑，其分子量大，活性官能團多，能形成多點吸附，難以從有機土表面解吸附，在高溫下持續有效，性能穩定。

本發明的另一目的在于提供一種礦物油基鉆井液用聚酰胺基胺流型調節劑的制備方法，該方法工藝過程簡單、可精細控制反應條件；在不影響使用效果的前提下采用復合溶劑，減少極性溶劑的使用量，降低成本；且最終制得的聚酰胺基胺類流型調節劑的產品性狀與性能穩定。

為此，本發明的技術方案為：

一種礦物油基鉆井液用聚酰胺基胺流型調節劑，由二聚脂肪酸和多元胺在120～160℃條件下進行酰胺化反應，反應完成后，將制得的產物與溶劑按照質量比0.5～1.5：1混合均勻制得；所述二聚脂肪酸中二聚體的含量大于78wt%；所述多元胺為含有2～5個胺基的多乙烯多胺的同系物；所述二聚脂肪酸中羧基與多元胺中胺基的摩爾比為1:0.2～1.2，優選1:0.4～0.8，更優選1:0.7；所述溶劑為二乙二醇單甲基醚、二乙二醇二甲基醚、二丙二醇單丁醚或二丙二醇單甲基醚，或者這四種物質中任意一種與礦物油任意比的混合物。

所述二聚脂肪酸為單體酸、二聚脂肪酸和三聚脂肪酸的混合酸，其中所述單體酸的含量為2～22wt%，二聚脂肪酸的含量為78%～98wt%，三聚脂肪酸的含量為0～12wt%。

所述多元胺為為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。

所述酰胺化反應制得產物與溶劑的質量比為0.8～1.2:1，優選1:1。

所述礦物油為5#工業白油，所述溶劑為二醇單甲基醚與5#工業白油以質量比10～90:90～10混合的復合溶劑；兩者質量比優選30～80:70～20，最優選為60:40。

一種礦物油基鉆井液用聚酰胺基胺流型調節劑的制備方法，包括如下步驟：

1）以二聚脂肪酸中羧基與多元胺中胺基的摩爾比為1：0.2～1.2分別稱取二聚體含量大于78wt%的二聚脂肪酸和多元胺；

2）將步驟1）稱取的物質置入連接有Dean-Stark接收器的反應容器中，在攪拌、120～160℃、通有氮氣條件下反應1～3h，得到初成品；此步反應溫度優選為140～160℃，更優選為150～155℃。