[發明專利]親有機物質粘土和包含它們的鉆井液

有效

• 申請號: 201711274089.0
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108147419B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: S·史密斯;G·戴維斯;D·帕里什;久本宮子
• 申請（專利權）人: 贏創有限公司
• 主分類號: C01B33/44
• 分類號: C01B33/44;C09K8/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

親有機物質粘土包含被季銨離子離子交換的蒙脫石型粘土，其中至少75摩爾％的所述季銨離子是雙?(2?羥丙基)?二甲基銨脂肪酸酯且至少90％的所述雙?(2?羥丙基)?二甲基銨脂肪酸酯的脂肪酸部分具有結構RC(O)，其中基團R是包含9?21個碳原子的直鏈烷基或烯基。所述親有機物質粘土可用于增稠油基組合物，特別是包含油相的用于鉆油或氣井的鉆井液。

發明領域

本發明涉及可用于在高溫下增稠油基組合物的親有機物質粘土，并涉及包含所述親有機物質粘土的鉆井液。

發明背景

親有機物質粘土，其中蒙脫石型(smectite-type)粘土已經與四烷基季銨鹽例如氯化二甲基-二(C14-C18烷基)銨進行離子交換，是已知的并且已經發現用作油基組合物的增稠劑。它們特別用作油基鉆井液的添加劑，以防止顆粒(例如鉆屑或重晶石加重劑)沉降。然而，四烷基銨鹽的生物降解性差，且通常是殺菌的。因此，使用包含四烷基銨離子的親有機物質粘土可能會導致環境問題，并在一些地區被環境法規所禁止。因此，需要不含生物降解性差的有機成分的親有機物質粘土。

US 5,718,841公開了親有機物質粘土，其中蒙脫石型粘土已經與包含烷基或芳烷基酯基團的季銨鹽進行離子交換。具體公開的是包含雙-(2-羥乙基)-二甲基銨二椰油脂肪酸酯、雙-(2-羥乙基)-二甲基銨二氫化牛油脂肪酸酯和三-(2-羥乙基)-甲基銨離子的相應脂肪酸酯的親有機物質粘土。該文獻還公開了這些親有機物質粘土在非含水鉆井液中的用途。

US 5,718,841中制備的親有機物質粘土包含具有易于水解的酯鍵的季銨離子。這限制了它們在高溫下在含水油基組合物(例如在高溫下使用的w/o乳液鉆井液)中的使用。

WO 2006/079775公開了包含親有機物質粘土的鉆井液，所述親有機物質粘土包含帶有具有酰胺鍵的取代基的季銨鹽。具體公開的是包含芐基-二甲基-(3-十八烷基酰氨基丙基)銨離子的親有機物質粘土。在約65℃下這些親有機物質粘土顯示出使w/o乳液鉆井液增稠16小時。然而，這些親有機物質粘土必須以比包含二甲基-二(C14-C18烷基)銨離子的親有機物質粘土更大的量使用。WO 2006/079775中使用的帶有具有酰胺鍵的取代基的季銨鹽比帶有具有酯鍵的取代基的季銨鹽的生物降解性也更低。

WO 01/28924公開了親有機物質粘土，其中蒙脫石型粘土已經與為季銨化三烷醇胺的二酯的季銨鹽進行離子交換。該親有機物粘土用于與聚合物制備的納米復合材料。

因此，仍然需要包含可生物降解的季銨離子的親有機物質粘土，所述親有機物質粘土具有與包含四烷基銨離子的常規親有機物質粘土相當的增稠效率，并且在高溫下在待用于w/o乳液鉆井液的w/o乳液中足夠穩定。

發明概述

現在已經發現，與現有技術中已知的雙-(2-羥乙基)-二甲基銨牛油脂肪酸酯相比，包含雙-(2-羥丙基)-二甲基銨脂肪酸酯的新型親有機物質粘土意外地在增稠w/o乳液鉆井液方面更有效并為該鉆井液提供更好的乳液穩定性。

因此，本發明的一個主題是包含被季銨離子離子交換的蒙脫石型粘土的親有機物質粘土，其中至少75摩爾％的所述季銨離子是雙-(2-羥丙基)-二甲基銨脂肪酸酯，且至少90％的所述雙-(2-羥丙基)-二甲基銨脂肪酸酯的脂肪酸部分具有結構RC(O)，其中基團R是包含9-21個碳原子的直鏈烷基或烯基。

本發明的另一個主題是用于鉆油井或氣井的鉆井液，其包含油相和本發明的親有機物質粘土。

本發明的主題還在于用于制備本發明的親有機性粘土的第一種方法，其中將包含蒙脫石型粘土、0至15重量％的水和/或極性溶劑以及包含至少75摩爾％的甲基硫酸雙-(2-羥丙基)-二甲基銨脂肪酸酯的季銨鹽的混合物在高于所述季銨鹽熔點的溫度下均勻化，并將所得均勻化的混合物干燥。