[發(fā)明專利]雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑及其制備方法和作為雙疏型潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的應(yīng)用和鉆井液及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710038133.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106634894B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣官澄;張縣民;王樂(lè);賀垠博;劉凡;楊麗麗;孫海芳;彭春耀;馬光長(zhǎng);蔣其輝;董騰飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): C09K8/22
• 分類號(hào): C09K8/22;C07C311/05;C07C303/40
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11283
• 代理人: 劉淼,劉兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油工業(yè)的鉆井領(lǐng)域，具體地，涉及一種雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑及其制備方法和作為雙疏型潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的應(yīng)用和鉆井液及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

巖石潤(rùn)濕性是當(dāng)存在一種不混溶相的流體時(shí)，該流體在固體表面擴(kuò)展或吸附的性質(zhì)。巖石表面的潤(rùn)濕性如親水性和親油性均可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化，這種相互轉(zhuǎn)化叫做潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。巖石潤(rùn)濕性的變化直接影響巖石毛細(xì)管壓力、油水相對(duì)滲透率等特征。

在鉆井過(guò)程中，井壁巖石的潤(rùn)濕性對(duì)井壁穩(wěn)定性有較大影響。當(dāng)巖石表面親水時(shí)，鉆井液中的自由水會(huì)容易發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象和滲透水化，從而導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。同時(shí)，對(duì)于低滲特低滲儲(chǔ)層，在鉆井過(guò)程中，極易受外來(lái)流體侵入而產(chǎn)生水敏、水鎖等損害。所以通過(guò)一定手段使巖石表面變?yōu)槭杷栌托裕瑫r(shí)阻止水和油進(jìn)入，避免毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生，得到穩(wěn)定井壁以及保護(hù)儲(chǔ)層的作用。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究巖石用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)的表面活性劑主要分為三類：①陽(yáng)離子表面活性劑，最常用的是十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)；②陰離子表面活性劑，主要是聚氧乙烯(丙烯)烷基醇醚硫酸酯鹽；③非離子表面活性劑，主要有聚氧乙烯烷基酚醚等。這些表面活性劑在巖石中確實(shí)能起到一定的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用，但是，并不能使得巖石具有疏水疏油性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使得巖石表面疏水疏油性的雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑及其制備方法和作為雙疏型潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的應(yīng)用和鉆井液及其應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑，該雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑的陽(yáng)離子部分如下式(1)所示：

式(1)

其中，各個(gè)R¹各自獨(dú)立地選自C1-C6的烷基，各個(gè)R²各自獨(dú)立地選自H和C1-C6的烷基，各個(gè)R³各自獨(dú)立地選自C1-C10的亞烷基，各個(gè)n各自獨(dú)立地選自3-15的整數(shù)，m選自1-10的整數(shù)。

本發(fā)明還提供了上述雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑的制備方法，該方法包括：在醇類溶劑中，將式(2)所示的化合物與式(3)所示的化合物進(jìn)行取代反應(yīng)，其中：

式(2)

式(3)X選自鹵素。

本發(fā)明還提供了上述雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑在鉆井液中作為雙疏型潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的應(yīng)用。

本發(fā)明還提供了一種含有上述雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑作為雙疏型潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的水基鉆井液。

本發(fā)明還提供了上述水基鉆井液在油氣鉆井中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑能夠在應(yīng)用于油氣鉆井中作為潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑，使得巖石具有疏水疏油性質(zhì)的效果，是一種實(shí)現(xiàn)巖石表面疏水疏油的雙疏型處理劑，特別是在針對(duì)易水化的泥頁(yè)巖的鉆井時(shí)，能夠有效地避免水和油的進(jìn)入，防止毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定井壁和保護(hù)儲(chǔ)層的作用。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。

本發(fā)明提供一種雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑，該雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑的陽(yáng)離子部分如下式(1)所示：

式(1)

其中，各個(gè)R¹各自獨(dú)立地選自C1-C6的烷基，各個(gè)R²各自獨(dú)立地選自H和C1-C6的烷基，各個(gè)R³各自獨(dú)立地選自C1-C10的亞烷基，各個(gè)n各自獨(dú)立地選自3-15的整數(shù)，m選自1-10的整數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明，上述雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑在用于鉆井液中時(shí)，能夠作為雙疏型潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑，在用于油氣鉆井時(shí)，上述雙陽(yáng)離子氟碳表面活性劑分子由于具有較低的表面張力而極易吸附于巖石表面，降低巖石表面的表面能，從而使得巖石具有疏水疏油性質(zhì)，有效地避免水和油的進(jìn)入，防止毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定井壁和保護(hù)儲(chǔ)層的作用。

在本發(fā)明中，上述C1-C6的烷基例如可以為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、正己基等。