[go: up one dir, main page]

CN104169391A - 包含烷氧基化的胺化合物和羧酸化合物的组合物,其在油包水乳状液中的用途以及使用所述组合物作为钻井液或作为钻井液的部分的方法 - Google Patents

包含烷氧基化的胺化合物和羧酸化合物的组合物,其在油包水乳状液中的用途以及使用所述组合物作为钻井液或作为钻井液的部分的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104169391A
CN104169391A CN201380010129.4A CN201380010129A CN104169391A CN 104169391 A CN104169391 A CN 104169391A CN 201380010129 A CN201380010129 A CN 201380010129A CN 104169391 A CN104169391 A CN 104169391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composition
weight
water
oil
drilling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380010129.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104169391B (zh
Inventor
H·纳皮耶腊拉
L·伯辛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sasol Olefins and Surfactants GmbH
Original Assignee
Sasol Olefins and Surfactants GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=47747553&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN104169391(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Sasol Olefins and Surfactants GmbH filed Critical Sasol Olefins and Surfactants GmbH
Publication of CN104169391A publication Critical patent/CN104169391A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104169391B publication Critical patent/CN104169391B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/26Oil-in-water emulsions
    • C09K8/28Oil-in-water emulsions containing organic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/04Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by extraction
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/01Arrangements for handling drilling fluids or cuttings outside the borehole, e.g. mud boxes
    • E21B21/011Dust eliminating or dust removing while drilling
    • E21B21/012Dust eliminating or dust removing while drilling using exhaust air from the drilling motor for blowing off the dust at the borehole entrance
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • E21B21/063Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by separating components
    • E21B21/065Separating solids from drilling fluids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/03Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C09K8/035Organic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/32Non-aqueous well-drilling compositions, e.g. oil-based
    • C09K8/36Water-in-oil emulsions
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/14Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using liquids and gases, e.g. foams

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)

Abstract

本发明的目的在于一种包含胺化合物和羧酸化合物的组合物,其作为钻井液的用途,以及用于使用所述钻井液的方法,其中至少所述胺化合物为烷氧基化的。

Description

包含烷氧基化的胺化合物和羧酸化合物的组合物,其在油包水乳状液中的用途以及使用所述组合物作为钻井液或作为钻井液的部分的方法
技术领域
本发明涉及一种作为水包油乳化剂体系的含有胺和羧酸化合物的组合物,其在油基钻井液中的用途,以及使用钻井液的方法。
背景技术
也称为钻井泥浆的钻井液为在进行钻井时泵送通过钻孔,以使钻井过程容易的流体。钻井液的各种功能包括去除钻井头(drill head)下方的钻井材料、将钻井材料(钻屑)输送出钻孔、冷却和润滑钻头、支撑钻管和钻头(drill bit)、稳定钻孔壁、当循环停止时悬浮钻屑、提供液柱以调节表面处的液体静压并防止“井喷”。钻井液的组成通常适应于给定地质地层的性质,以使钻井过程最优化。钻井液通常为具有水或油基的增稠的可流动体系。油基钻井液用于例如近海钻井应用中和用于钻探通过水敏层和/或含水层。
油基钻井液通常分为可逆乳状液钻井液或常规不可逆钻井液。两者包含三相体系:连续油相、分散水相和细颗粒固体。这些组成为油包水乳状液类型。这意味着构成内部相的水相细微分布于油相中,且油相形成外部相。
油基钻井液含有基础油、水溶液和乳化剂或乳化剂体系,所述基础油形成外部相;所述水溶液含有盐,并作为内部相;所述乳化剂或乳化剂体系作用于内部相与外部相之间的界面。使用其他添加剂稳定和调节功能特性。
油基钻井液的优点在于其优良的润滑性质。这些润滑性质使得钻井能够以显著的垂直位移进行,例如如在近海或深水钻井操作中所特有的。在水平和几乎水平的井筒中,钻管位于钻孔的下侧,这在钻井时和在拖拉钻管时产生高转矩。在这些条件下,当使用水基钻井液时,被卡住的管的风险更大。相反,油基钻井液在钻孔的壁上形成薄的平坦滤饼,并且也相比于水基钻井液就通常存在于地层岩石中的白垩的溶胀而言具有更好的特性。
除了它们的润滑性质之外,油基钻井液的重要功能特性也包括粘度、密度和过滤控制。过滤控制在疏松可渗透的地层中特别重要。在这种条件下,在液体静压下,钻井材料在钻孔的壁上形成半渗透的不透流体的层(例如以滤饼的形式),由此降低流体损失,稳定地层压力,并降低钻孔中的壁坍塌的风险。
当使用常规乳化剂时,可能必要的是使用溶剂和其他表面活性添加剂,以渗透滤饼并改变滤饼粒子的可润湿性。经水润湿的固体对于随后的酸洗是必要的,以例如溶解或分散滤饼的粒子。
用于可由水包油乳状液转化为油包水乳状液的逆乳状液钻井液的胺基乳化剂描述于WO 98/05733中。
外部条件的复杂性和不可预期性以及流体组分彼此之间和流体组分与钻井过程中的条件之间的相互作用意味着钻井液必须能够保持显著的负载,这为开发者提出了挑战。持续需要新的钻井液,且因此整个工业对新的钻井液兴趣不减,所述新的钻井液提供改进的性能,并同时提供改进的生态和经济接受性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包含用于油包水钻井液(在下文也简称为钻井液)中或用作油包水钻井液的油包水乳化剂体系的组合物,其用途,以及方法,如在独立权利要求中所描述。也要求保护乳化剂组合物用于油包水乳状液的用途。优选的实施方案在从属权利要求或下文中描述。
出乎意料地,发现了用于“乳状液钻井液”中的油包水乳化剂体系。根据本发明的基于乳化剂体系的钻井液由于它们出乎意料地良好的稳定性和其他有利的功能特性而是引人注目的。特别地,在诸如改变水和盐含量(盐度)的影响以及在广泛温度范围内的可用性而言,观察到增加的稳定性。所述油包水乳化剂体系也适用于其他应用,如将重油中的水或盐水乳化、降低粘度和改进重油级分的流动性质。
钻井液的重要应用领域是用于开发油气田的井孔、地热孔或水钻孔,或钻探地理科学孔或采矿钻孔。
根据本发明的钻井液包含油(也称为油相)、包含至少两种乳化剂的乳化剂体系、任选为盐水形式的水、增稠剂和另外的添加剂。
用于根据本发明的组合物中的添加剂的例子为用于润湿的添加剂、用以增加重量或密度的增重剂、用以使流体损失达到最小的“流体损失”添加剂、用于产生碱度储备的添加剂、用于过滤控制和/或控制流变学性质的添加剂。
当根据本发明的组合物的单独的组分彼此混合时,形成在4至10之间,优选3至11之间的pH范围内稳定的盐状化合物。
包含于所述组合物中的乳化剂体系由于在分子中的正的和负的局部电荷而具有降低界面张力的作用。可通过合适的选择乳化剂体系的组分的烷氧基化程度而以目标方式调节界面活性。
通过混合包含烷氧基化的胺和羧酸化合物的乳化剂体系的组分,可调节适当的HLB(亲水亲油平衡)值以产生稳定的可逆油包水乳状液钻井液。
可通过乳化剂组分中的疏水性C链的长度的任选的另外的变化而进一步优化乳化性质。以此方式,有可能例如在最佳温度和最佳盐度的条件下产生微乳液。表面活性剂与水和油的特定配方形成微乳液(Winsor III型)。某些相的出现由内部参数(组成)和外部参数(如温度和盐度)确定。Winsor III型(也称为三相微乳液(其中实际微乳液为与水和油过量相共存的中间相))由于极低的界面张力(IFT)而是引人注目的。因此,该状态也描述为“最佳的”,且相关的参数描述为“最佳盐度”和“最佳温度”。中间相通常具有低粘度。例如,更低的粘度对于在管线中输送高度粘性的重质原油或超重质原油是希望的。
以此方式,也有可能产生对于极广范围的条件具有优良的功能特性的稳定逆乳状液钻井液。通常,烷氧基化程度根据所用的油和盐水浓度调节,并随后取决于具体的钻井条件如所需进一步调节。
例如,根据本发明,可使用与烷氧基化的油醇基上的醚羧酸组合的烷氧基化的十二烷胺获得如与十二烷醇基醚羧酸成对的烷氧基化的油胺相同的作用模式。
以此方式,根据本发明的乳化剂体系允许调节所需的乳化剂功能并使所述功能适应于逆乳状液钻井洗井液的所需操作特性的各种选择。
具体实施方式
在如下,将描述乳化剂体系、油包水组合物和它们的应用。
组合物包含一种或多种胺化合物(A)和羧酸组分(B),所述一种或多种胺化合物(A)为一种或多种烷氧基化的伯胺和/或仲胺化合物或它们的混合物。组分(A)和(B)形成乳化剂体系。
形成组分(A)的根据本发明的合适的烷氧基化的胺化合物为衍生自如下或基于如下的表面活性物质:例如,丁胺、戊胺、己胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺、十三胺、十四胺、十五胺、十六胺、十八胺、二十胺、二十二胺、二十四胺以及具有相同C数的不饱和或支链胺,例如油胺、2-乙基己胺或标准商业或其他混合物(如椰子油胺或牛油胺)。衍生自或基于含有所述C链长度的化合物和/或杂环含氮化合物(如咪唑和哌嗪)的烷氧基化的二烷基胺化合物也是合适的。
用于制备形成组分(A)的烷氧基化的胺化合物的起始胺化合物为具有至少一个NH化合价的胺,例如伯胺和/或仲胺。使用醇盐转化胺通过添加包括嵌段分布和/或无规分布的一个或多个环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷而实现,其中亚烷氧基(alkoxylene)单元的平均数值为0.5至30之间,优选1至10之间,最优选大于1至6。根据另一实施方案的术语“烷氧基化的胺”包括烷醇胺或二烷醇胺,或者换言之具有仅一个或仅两个烷氧基化基团的烷氧基化的胺。
烷氧基化的化合物优选由(准)无规混合物组成,例如即使在0.5(和更高)的烷氧基化程度下,总是存在烷氧基化程度为每分子2和3的化合物。在此情况中,在具有不同烷氧基化程度的组分(A)内存在数种不同的胺化合物。
在本发明中给出的烷氧基化程度为平均值(数均)。
形成乳化剂体系的组分(B)的羧酸化合物选自如下组中的一个或多个成员:单羧酸、多羧酸、一元醇的聚亚烷基二醇醚羧酸和多元醇的聚亚烷基二醇醚羧酸。合适的羧酸化合物为例如如下羧酸:乳酸、柠檬酸、草酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸、十三酸、十四酸、十五酸、十六酸、十八酸、二十二酸和具有相同C链长度的支链和不饱和类型(如油酸)。单羧酸和多羧酸优选含有4至24个,特别是8至18个碳原子,且特别优选12至18个碳原子,且任选含有羟基。特别优选的是单羧酸。
基于例如丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇、二十二醇和具有相同C链的相应的支链或不饱和类型(如油醇或异辛醇)的醇聚亚烷基二醇醚羧酸也是合适的。所列的醇和具有不同链长的聚亚烷基二醇形成聚亚烷基二醇醚羧酸(B)的基础,所述聚亚烷基二醇醚羧酸(B)通过如下方式制得:使用包括无规或嵌段结构的环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷或它们的混合物加聚,之后例如使用氯乙酸或氯乙酸钠羧甲基化,其中环氧烷单元的平均数值为0至30之间,优选为0.5至10之间,特别是1至8之间。
根据本发明的包含组分(A)和组分(B)的乳化剂组合物应该优选与官能团相关等摩尔混合,其中形成全部混合物的所有胺化合物和所有羧酸化合物的平均烷氧基化程度应该优选为0.5至30之间,特别是1至10之间,最优选大于1至6。烷氧基或者仅在胺化合物内,或者在羧酸化合物和胺化合物两者内。
根据本发明的乳化剂体系优选在油中在25℃下可溶。
示例性的乳化剂组合在实验部分中列出,其他包括:胺-C18-二醇-(2EO)-醚/乳酸混合物(MARLAZIN OL2/乳酸)、油烯基-咪唑啉/氧-醇-C9-(2EO-2PO)-醚羧酸混合物(MARLOWET 5440/MARLOWET4539)、胺-C18-二醇-(7EO)/椰子油酸混合物(MARLAZIN T7/2/椰子油酸)或油烯基-咪唑啉/醇-C6-二醇-(3EO-3PO)-醚羧酸混合物(MARLOWET 5440/MARLOWET 4556)。
根据本发明的乳化剂组分(A)和(B)的适当组合使得不同组成的油能够使用。形成组分(C)的油的例子为脂族或脂环族烃类,如α烯烃(LAO)、聚α-烯烃(PAO)、内烯烃(IO)、柴油、生物柴油、费-托(Fischer-Tropsch)馏出物、酯,特别是乙基和/或甲基-(C12至C22)脂肪酸酯、醇、醚、缩醛、(低聚)酰胺、(低聚)酰亚胺和/或(低聚)酮,以及甘油三酯,或它们的混合物。
以这种方式组成油,使得油在25℃下,优选在0℃下,最优选在-10℃下为液体。通过添加根据本发明的组合物而获得的钻井液在4至10之间,优选3至11之间的pH值范围内稳定。该pH范围描述了稳定极限。在这些极限之上和之下,乳状液破坏,并允许各种组分的目标分离。
获自上述乳化剂体系的可逆钻井液乳状液可通过使用强碱溶液(如pH值为11以上或pH值已在10以上的KOH或NaOH)来碱化,从而破坏和逆转。在此情况中,阴离子乳化剂组分为亲水化的,且在此状态下,其具有水包油乳化剂的性质。逆转也可通过添加强酸,例如pH值为3以下的HCl或H2SO4而实现。在此情况中,胺被质子化,并与所添加的酸的相应的阴离子形成盐。
特别有利地通过在均匀水包油乳状液(翻转)中在4至10之间,优选3至11之间的pH值范围内再调节分解的逆钻井液乳状液的pH值而使转化成为可能,以使得其能够被重新用作钻井液。
有可能通过引入和调节用于所述用途在之前所列的必需添加剂而再利用钻井液的大部分。在实践中,这产生经济节约和更短的再调整处理步骤,这尤其在近海钻井操作中显示显著的优点。
根据本发明的钻井液的可逆性使得滤饼的渗透和滤饼粒子的润湿能够被逆转。可用水润湿的固体对于随后的酸洗是必要的,使得例如滤饼的粒子可用酸溶解或分散,也使得再生充油钻井材料以及随后的去除(例如使用水基冲洗助剂清洁油污染的固体表面)所需的步骤更易于进行。
根据本发明的组合物还含有形成组分(F)的水。钻井液的水相可含有例如增重剂、流体损失添加剂、碱度储备剂、粘性调节剂、水溶性和水不溶性盐等。
根据本发明的钻井液可含有至多70重量%的水,优选20至40重量%,例如30重量%的水,特别地,通常使用含盐水相(盐水)。
适当地调节乳化剂组分,在本发明的极限内使用适当的浓度。根据本发明的钻井液能够乳化显著量的水,甚至是富含电解质的水,例如CaCl2溶液或盐水。根据本发明的钻井液的所述性质意味着其也可用于吸收由于水的侵入所导致的在钻孔的下部区域中沉降的水,而不妨碍钻井操作。
除了乳化剂或乳化剂体系之外,也可使用其他添加剂,包括例如润湿剂、用以增加重量或密度的增重剂、用以使流体损失达到最小的“流体损失”添加剂、用于产生碱度储备的添加剂、用于过滤控制和/或控制流变学性质的添加剂。
可将石灰或其他碱性物质添加至油基钻井液中,以产生碱度储备。碱度储备用于在钻井液暴露于可变的外部影响时保持钻井液的粘度和稳定性。这对于在钻井过程中遇到酸性气体(如CO2或H2S)的区域中是特别重要的。在不存在碱度储备的情况下,酸性气体可降低钻井液的pH值,并因此减弱乳状液稳定性,且不利地改变常规钻井液的粘度。钻井液的修复或去除是昂贵的,并因此是不希望的。
根据本发明的钻井液可含有增稠剂,如由膨润土、水辉石、绿坡缕石和/或它们的混合物,特别是已通过表面处理而变得亲有机物质的这种混合物组成的粘土。表面处理可使用例如季铵化合物进行,使得粘土为疏水性的。粘土以1至10重量%的浓度使用。根据本发明的乳化组分的极性特性可降低取决于所讨论的增稠剂的类型而所需的增稠剂的量。
选自碱金属卤化物和碱土金属卤化物、碱金属硫酸盐和碱土金属硫酸盐、碱金属碳酸盐和碱土金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐和碱土金属碳酸氢盐,以及碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物,和氧化铁的添加剂产生碱度储备。
例如,在“酸性气体钻井”中,可吸收酸性气体,如CO2和H2S。根据本发明的钻井液在4至10,优选4至10的pH值范围内稳定,因此在高pH值范围(10至10.5)内提供显著的碱度储备。钻井液的密度也可经由水相中的盐浓度而改变。
乳化剂组分(A)和(B)优选以1:1.5至0.5:1,特别是1:1.2至0.8:1的摩尔比使用,所述摩尔比与官能团(胺或羧酸)的各自的数量相关。
可将根据本发明的钻井液的pH值调节至4以上的pH值。优选地,通过适当混合根据本发明的乳化组分(A)和(B)达到8至10.0或10至10.5,使得钻井液已具有其本身的碱度储备。
同时,根据本发明的乳化组分(A)和(B)具有金属表面的腐蚀抑制作用,并降低摩擦阻力,由此用作润滑剂。
本发明还涉及一种包含至少组分(A)至(F)的组合物(钻井液):
(A)一种或多种烷氧基化的伯胺、仲胺或叔胺化合物,和
(B)一种或多种羧酸化合物,所述一种或多种羧酸化合物选自如下组中的一个或多个成员:单羧酸、多羧酸、一元醇的聚亚烷基二醇醚羧酸和多元醇的聚亚烷基二醇醚羧酸,
(C)油,所述油在25℃下为流体,和
(D)用于增稠所述油或油相的一种或多种增稠剂,所述一种或多种增稠剂选自粘土、聚合物、氧化铝和二氧化硅,和
(E)一种或多种添加剂,其选自碱金属卤化物和碱土金属卤化物、碱金属硫酸盐和碱土金属硫酸盐、碱金属碳酸盐和碱土金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐和碱土金属碳酸氢盐,以及碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物,和氧化铁,和
(F)水
和任选的润湿剂、用以增加重量或密度的增重剂、用以使流体损失达到最小的“流体损失”添加剂,
以及一种用于使用如上组合物/钻井液钻出钻孔的方法,所述方法包括在钻井过程中将所述钻井液引入钻孔中的步骤。
就此而言,所述方法还可包括如下步骤,根据所述步骤,提取包含钻井材料(钻屑)的钻井液、例如通过筛分或离心而从钻井液中分离钻井材料,以及任选地在添加已在钻井操作过程中在钻井液中耗尽的组分(如之前描述的那些)之后将经清洁的钻井液再引入钻孔中。
经分离的钻井材料可用碱或酸溶液处理,以通过将pH值调节为低于3或高于10,特别是高于11而破坏油包水乳状液形式的残余钻井液,由此获得作为洗井液的水包油乳状液和用于从钻井材料中去除油的流体,以获得甚至进一步耗尽油的钻井材料。
根据本发明的乳化剂体系的另一用途为改进重质原油和超重质原油的冷流性质。重质原油定义为API比重指数小于20°的任何液体石油。超重质油定义为具有低于10.0°API的API比重指数。在该用途中,重质原油或超重质原油变成根据本发明的组合物的油(C)或油相。API根据ASTM D287测得。
实验部分
使用如下组分制备各种组合物。
实施例1
柴油基钻井液在室温下由如下所列的组分制得,所述组分以所述的顺序组合,已预先使用Hamilton Beach顶置式混合器在全功率下均质化约40分钟,并在之后在Silverson L4RT混合器中以3500 rpm均质化5分钟以内。考虑有机相、水相和无机相的沉淀,目测评价混合物。
(EO=单体单元环氧乙烷,PO=单体单元环氧丙烷)
实施例1显示,由胺-C18-二醇-(2EO)-醚/醇C1214-二醇-(3EO)-醚羧酸组成的乳化剂体系的选择使得稳定性能够在室温下和在70℃下保持>16小时。
这无法使用如乳化剂3和乳化剂4所述的单独组分而不使用乳化剂1获得。
实施例2
如实施例1中那样制得油菜籽甲酯(rapeseed methyl ester)基钻井液。由胺-C18-二醇-(2EO)-醚/醇C1214-二醇-(5EO)-醚羧酸组成的乳化剂体系的选择使得用于该应用所需的稳定性能够在室温下和在70℃下保持>16小时。
实施例3
如实施例1中那样制得油菜籽甲酯基钻井液。由胺-C18-二醇-(2EO)/乳酸组成的乳化剂体系的选择使得用于该应用所需的稳定性能够在室温下和在70℃下保持>16小时。
实施例4
如实施例1中那样制得基于石蜡油(技术低芳族标准油)的钻井液。由胺-C12-二醇-(2EO)-醚/醇-C1618-二醇-(2EO-2PO)-醚羧酸组成的乳化剂体系的选择使得用于该应用所需的稳定性能够在室温下和在70℃下保持>16小时。
实施例5
为了研究通过添加乳化剂体系和水而获得的重质原油和超重质原油的冷流性质的改进,使用由如下组成的如下模型液体:
·MERKUR WOP 240(矿物油,其具有30%的环烷键合的CW,且其70%的链烷烃为80%的异链烷烃和20%的正链烷烃(C25至C42)),
·PARAFOL 22-95正二十二烷(min 95%),
·PARAFOL 18-97正十八烷(min 97%),
·SASOLWAX 3971异链烷烃(C24至C80),微晶蜡
所述模型液体具有如下组成:
油包水乳状液组成:
将乳化剂添加至油相。之后,在轻柔搅拌的同时添加水,从而自发获得乳状液,所述乳状液在不同温度下显示如下粘度。
使用Haake Mars 2锥板系统(35/2°)在10/s剪切速率下测量粘度。

Claims (25)

1.一种组合物,其包含:
(A)一种或多种烷氧基化的伯胺、仲胺或叔胺化合物,和
(B)一种或多种羧酸化合物,所述一种或多种羧酸化合物选自如下组中的一个或多个成员:单羧酸、多羧酸、一元醇的聚亚烷基二醇醚羧酸和多元醇的聚亚烷基二醇醚羧酸,
(C)油,所述油至少在25℃下为流体,和
(F)水。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述单羧酸和多羧酸具有4至24个碳原子,优选8至18个碳原子,最优选12至18个碳原子,并任选地包含羟基。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中一元醇(y=1)和/或多元醇(y>1)的聚亚烷基二醇醚羧酸具有通式:
R3-[-O-(Z)p-E]y
其中
R3表示氢或具有1至24个烃类原子,优选8至18个碳原子,最优选12至14个碳原子的烃基,
Z表示烷氧基化基团-CH2-CHR2-O-或-CHR2-CH2-O-,其对于每个p可不同或相同,
R2表示H、甲基或乙基,其对于每个p可不同或相同,
E表示-CH2-COOH,
p表示0至15,特别是大于0至15,特别优选为1至8的平均数值,且
y为1、2、3、4、5或6。
4.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述胺化合物具有如下通式:
R1-N(-XnH)(-XmH)或(R1-)(R4-)N(-XnH),其中
R1、R4各自表示具有4至24个烃类原子的烃基,或者R1和R4任选地形成具有总共4至24个烃类原子的一个或多个环,
X表示CH2-CHR2-O-或-CHR2-CH2-O-,并对于每个m和n可不同或相同,
R2表示H、甲基或乙基,并对于每个m和n可不同或相同,
n和m彼此独立地表示大于0至30,优选大于1至10,最优选1至6的平均数值,且本身独立地,n加上m的总和等于大于0.5至30的值。
5.根据权利要求3和4所述的组合物,其中对于(R1-)(R4-)N(-XnH),n+m+p为2至8之间,或n+p为2至8之间。
6.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述胺化合物为烷氧基化的咪唑或烷氧基化的哌嗪或烷氧基化的咪唑或它们的混合物。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的组合物,其中所述油(C)具有高于60℃(根据DIN 51755),最优选高于70℃(根据EN ISO2719)的闪点。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的组合物,其中所述油(C)包含烃类、酯、醇或它们的混合物,且所述烃类优选为脂族或脂环族,所述酯优选为乙基和/或甲基-(C12至C22)脂肪酸酯。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的组合物,其中所述组合物为油包水乳状液,其中所述油(C)形成连续相,所述水(F)形成分散相。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物,其中所述组合物还包含以大于1重量%,优选大于5重量%或最优选大于15重量%或甚至大于20重量%的浓度溶解于水(F)中的盐。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的组合物,其中所述组合物还包含:
(D)用于增稠所述油的一种或多种增稠剂,其优选选自由如下组成的组中的一个或多个成员:粘土、聚合物、氧化铝和二氧化硅,和/或
(E)一种或多种添加剂,其选自碱金属卤化物和碱土金属卤化物、碱金属硫酸盐和碱土金属硫酸盐、碱金属碳酸盐和碱土金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐和碱土金属碳酸氢盐、碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物,和氧化铁。
12.根据权利要求11所述的组合物,其中
(D)所述增稠剂为优选经有机改性的,最优选用脂肪胺有机改性的选自膨润土、水辉石、绿坡缕石和它们的混合物的粘土。
13.根据权利要求11或12所述的组合物,其中所述添加剂
(E)为碳酸钙、硫酸钡、氧化铁III或它们的混合物,并可为或不为含有如上化合物的矿物质的形式。
14.根据前述权利要求中至少一项所述的组合物,其中所述化合物具有4至10,优选3至11的pH值。
15.根据前述权利要求中至少一项所述的组合物,其中所述组合物包含彼此独立的
(A)和(B),0.05至10重量%,优选0.1重量%至5重量%的胺化合物(A)和羧酸化合物(B),
(C)5重量%至50重量%,优选10重量%至20重量%的油,
(D)0.05重量%至5重量%,优选0.5重量%至3重量%的增稠剂,
(E)1重量%至60重量%,优选30重量%至50重量%的添加剂,
(F)0重量%至50重量%或0重量%至60重量%,优选2重量%至40重量%或2重量%至30重量%的水。
16.根据前述权利要求中至少一项所述的组合物,其优选包含摩尔比为1:1.5至0.5:1,特别是1:1.2至0.8:1的胺化合物(A)和羧酸化合物(B),所述摩尔比各自与(A)和(B)中的胺和羧酸官能团的数量相关。
17.一种用于钻出钻孔的方法,所述方法使用根据前述权利要求中任一项所述的含有组分(A)至(C)和(F),特别是(A)至(F)或(A)至(D)和(F)的组合物作为钻井液或钻井液的部分,所述方法包括如下步骤:
-在钻井操作过程中将所述钻井液引入钻孔。
18.根据权利要求17所述的方法,其还包括如下步骤:
-提取包含钻井材料的钻井液,
-将所述钻井材料分离出所述钻井液,以及
-任选地在添加根据权利要求1至16所述的另外的组分(A)至(F)中的一种或多种之后,将除去经分离的钻井材料的钻井液返回至钻孔。
19.根据权利要求17或18所述的方法,其还包括如下步骤:
-提取包含钻井材料的钻井液,
-使任选地除去钻井材料或钻井材料的部分的钻井液或其部分与碱或酸接触,以通过将pH值设定为低于3或高于11而破坏乳状液,从而获得逆乳状液。
20.根据权利要求19所述的方法,其包括如下步骤:将所述逆乳状液暴露于碱或酸,由此将pH值设定为3至11,以获得油包水乳状液。
21.根据权利要求18所述的方法,其还包括如下步骤:
-使钻井材料与碱或酸接触,以通过将pH值设定为低于3或高于11而破坏油包水乳状液,其中获得洗井液和除去油的钻井材料。
22.根据权利要求1至16中任一项所述的含有组分(A)至(C)和(F),特别是(A)至(F)或(A)至(D)和(F)的组合物以油包水乳状液的形式在地热钻井操作或水钻井操作中作为钻井液或钻井液的部分以特别地用于开发油气田的用途。
23.根据权利要求1至16中任一项所述的含有组分(A)至(C)和(F)、且任选地包含组分(D)和/或(E)的组合物作为油包水乳化剂的用途。
24.含有组分(A)、(B)和(F),且任选地包含盐的组合物通过形成具有降低的粘度的油包水乳状液而用于重质原油或超重质原油的流动改进的用途,其中所述组分(A)、(B)和(F)和盐进一步在权利要求1至16中的一项中限定。
25.由组分(A)和(B)组成的组合物作为乳化剂体系以用于获得水包油乳状液或油包水乳状液,特别是油包水乳状液的用途,其中所述组分(A)和(B)进一步在权利要求1至16中的一项中限定。
CN201380010129.4A 2012-02-20 2013-02-20 包含烷氧基化的胺化合物和羧酸化合物的组合物,其在油包水乳状液中的用途以及使用所述组合物作为钻井液或作为钻井液的部分的方法 Expired - Fee Related CN104169391B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012003224A DE102012003224A1 (de) 2012-02-20 2012-02-20 Bohrspülflüssigkeit, Verwendung und Verfahren unter Verwendung der Bohrspülflüssigkeit
DE102012003224.2 2012-02-20
PCT/EP2013/000487 WO2013124058A1 (en) 2012-02-20 2013-02-20 Composition comprising an alkoxylated amine compound and a carboxylic acid compound, use thereof in water in oll emulsions and process using the composition as or as part of a drilling fluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104169391A true CN104169391A (zh) 2014-11-26
CN104169391B CN104169391B (zh) 2018-03-09

Family

ID=47747553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380010129.4A Expired - Fee Related CN104169391B (zh) 2012-02-20 2013-02-20 包含烷氧基化的胺化合物和羧酸化合物的组合物,其在油包水乳状液中的用途以及使用所述组合物作为钻井液或作为钻井液的部分的方法

Country Status (12)

Country Link
US (2) US9909049B2 (zh)
EP (1) EP2817382B2 (zh)
CN (1) CN104169391B (zh)
AU (1) AU2013224373B2 (zh)
CA (1) CA2864952C (zh)
CO (1) CO7081160A2 (zh)
DE (1) DE102012003224A1 (zh)
DK (1) DK2817382T4 (zh)
ES (1) ES2632056T5 (zh)
MX (1) MX2014010009A (zh)
RU (1) RU2625683C9 (zh)
WO (1) WO2013124058A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106609135A (zh) * 2015-10-26 2017-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种油田注水用抗盐型纳米乳液增注剂及制备方法
CN109097010A (zh) * 2018-09-21 2018-12-28 西南石油大学 抗高温高密度可逆转油包水/水包油钻井液及其制备方法
CN111032819A (zh) * 2017-08-15 2020-04-17 沙特阿拉伯石油公司 油基钻井液的热稳定表面活性剂
CN113004876A (zh) * 2021-02-25 2021-06-22 西南石油大学 二氧化碳/氧化钙响应性乳化剂、可逆乳状液与可逆钻井液及其制备与应用
CN113355065A (zh) * 2021-08-10 2021-09-07 中国石油大学胜利学院 一种油田钻井液用可回收利用的pH值响应性可逆乳化剂

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012003224A1 (de) 2012-02-20 2013-08-22 Sasol Germany Gmbh Bohrspülflüssigkeit, Verwendung und Verfahren unter Verwendung der Bohrspülflüssigkeit
CN105441053B (zh) * 2014-08-27 2018-10-23 中国石油化工股份有限公司 用于砂岩油藏驱油的表面活性剂
CN105368429B (zh) * 2014-08-27 2018-07-17 中国石油化工股份有限公司 用于高温高盐油藏驱油的表面活性剂
AU2015374408B2 (en) * 2014-12-31 2020-01-02 Kemira Oyj Emulsions, treatment fluids and methods for treating subterranean formations
US20170002251A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Glycerol Carbamate Based Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same
US10844264B2 (en) 2015-06-30 2020-11-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Lubricant compositions comprising diol functional groups and methods of making and using same
CN105524601A (zh) * 2015-11-26 2016-04-27 天津滨海新区普瑞德石油科技有限公司 一种乳化剂组合物及其制备方法
US10626314B1 (en) 2016-07-11 2020-04-21 Byk-Chemie, Gmbh Additive for drilling fluids
DE102019124453A1 (de) * 2019-09-11 2021-03-11 ChemTechEnergy UG (haftungsbeschränkt) Wirkstoff für das selektiv tiefe Eindringen einer chemischen Auflösung von Tonverkrustungen in der bohrlochnahen Formationszone
US11499082B2 (en) 2020-07-17 2022-11-15 Saudi Arabian Oil Company Epoxidized fatty acid methyl ester as low-shear rheology modifier for invert emulsion oil based mud
US11560508B2 (en) 2020-07-17 2023-01-24 Saudi Arabian Oil Company Epoxidized fatty acid methyl ester as primary emulsifier for invert emulsion oil based mud
CN113969155A (zh) * 2020-07-22 2022-01-25 中国石油化工股份有限公司 一种乳化清洗剂及制备方法和应用
CN114426825A (zh) * 2020-10-14 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种具有响应性的稠油乳化降粘剂组合物及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3125517A (en) * 1964-03-17 Chzchzoh
US4293428A (en) * 1978-01-18 1981-10-06 Exxon Production Research Company Propoxylated ethoxylated surfactants and method of recovering oil therewith
US20070049500A1 (en) * 2003-07-29 2007-03-01 Heinz Mueller Borehole treating substance containing ether carboxylic acids
CN101235279A (zh) * 2007-02-02 2008-08-06 富顺集团控股有限公司 一种用于热力采油工艺的高效降粘剂

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4425244A (en) * 1981-08-13 1984-01-10 Venture Innovations, Inc. Organophilic clay gellants
GB8630295D0 (en) * 1986-12-18 1987-01-28 Shell Int Research Drilling fluid
DE3903785A1 (de) * 1989-02-09 1990-08-16 Henkel Kgaa Oleophile basische aminverbindungen als additive in invert-bohrspuelschlaemmen
DE3907391A1 (de) * 1989-03-08 1990-09-13 Henkel Kgaa Verwendung ausgewaehlter esteroele niederer carbonsaeuren in bohrspuelungen
US6806233B2 (en) * 1996-08-02 2004-10-19 M-I Llc Methods of using reversible phase oil based drilling fluid
US6218342B1 (en) 1996-08-02 2001-04-17 M-I Llc Oil-based drilling fluid
DE19647565A1 (de) 1996-11-18 1998-05-20 Henkel Kgaa Mehrphasige Schmiermittelkonzentrate für den Einsatz in wasserbasierten Systemen aus dem Bereich der Erdreicherbohrung
BR0012199A (pt) 1999-06-30 2002-04-02 Huntsman Spec Chem Corp Misturas surfactantes concentradas
GB0120912D0 (en) * 2001-08-29 2001-10-17 Bp Exploration Operating Process
DE102006003201A1 (de) * 2006-01-24 2007-07-26 Basf Construction Polymers Gmbh Verfahren zum Brechen der Viskosität Polymer-verdickter wässriger Systeme für die Erdöl- und Erdgasgewinnung
DE102007004292A1 (de) 2007-01-23 2008-07-24 Henkel Ag & Co. Kgaa Kühlschmierstoff für die wässrige Zerspanung von Leichtmetallen mit hohem Dispergiervermögen
DE102008008251A1 (de) 2008-02-08 2009-08-20 Cognis Oleochemicals Gmbh Vernetzte Glycerin- oder Oligoglycerinester und deren Verwendung als Additiv in Bohrspülungen
DE102012003224A1 (de) 2012-02-20 2013-08-22 Sasol Germany Gmbh Bohrspülflüssigkeit, Verwendung und Verfahren unter Verwendung der Bohrspülflüssigkeit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3125517A (en) * 1964-03-17 Chzchzoh
US4293428A (en) * 1978-01-18 1981-10-06 Exxon Production Research Company Propoxylated ethoxylated surfactants and method of recovering oil therewith
US20070049500A1 (en) * 2003-07-29 2007-03-01 Heinz Mueller Borehole treating substance containing ether carboxylic acids
CN101235279A (zh) * 2007-02-02 2008-08-06 富顺集团控股有限公司 一种用于热力采油工艺的高效降粘剂

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106609135A (zh) * 2015-10-26 2017-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种油田注水用抗盐型纳米乳液增注剂及制备方法
CN111032819A (zh) * 2017-08-15 2020-04-17 沙特阿拉伯石油公司 油基钻井液的热稳定表面活性剂
CN109097010A (zh) * 2018-09-21 2018-12-28 西南石油大学 抗高温高密度可逆转油包水/水包油钻井液及其制备方法
CN109097010B (zh) * 2018-09-21 2021-03-02 西南石油大学 抗高温高密度可逆转油包水/水包油钻井液及其制备方法
CN113004876A (zh) * 2021-02-25 2021-06-22 西南石油大学 二氧化碳/氧化钙响应性乳化剂、可逆乳状液与可逆钻井液及其制备与应用
CN113355065A (zh) * 2021-08-10 2021-09-07 中国石油大学胜利学院 一种油田钻井液用可回收利用的pH值响应性可逆乳化剂
CN113355065B (zh) * 2021-08-10 2021-10-29 中国石油大学胜利学院 一种油田钻井液用可回收利用的pH值响应性可逆乳化剂

Also Published As

Publication number Publication date
ES2632056T5 (es) 2022-05-04
EP2817382B2 (en) 2022-01-12
ES2632056T3 (es) 2017-09-08
CA2864952C (en) 2020-03-10
US20180251667A1 (en) 2018-09-06
WO2013124058A1 (en) 2013-08-29
EP2817382A1 (en) 2014-12-31
DK2817382T4 (da) 2022-04-19
US20150014062A1 (en) 2015-01-15
EP2817382B1 (en) 2017-04-05
US11124688B2 (en) 2021-09-21
DK2817382T3 (en) 2017-07-31
AU2013224373A1 (en) 2014-09-25
AU2013224373A2 (en) 2014-10-09
DE102012003224A1 (de) 2013-08-22
US9909049B2 (en) 2018-03-06
RU2014136793A (ru) 2016-04-10
CA2864952A1 (en) 2013-08-29
RU2625683C2 (ru) 2017-07-18
CN104169391B (zh) 2018-03-09
RU2625683C9 (ru) 2017-12-05
CO7081160A2 (es) 2014-10-10
MX2014010009A (es) 2015-03-09
AU2013224373B2 (en) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104169391B (zh) 包含烷氧基化的胺化合物和羧酸化合物的组合物,其在油包水乳状液中的用途以及使用所述组合物作为钻井液或作为钻井液的部分的方法
US8227382B2 (en) Breaker fluids and methods of using the same
RU2501829C2 (ru) Стабилизирующие эмульсию агенты для применения в текучих средах для бурения и заканчивания скважин
AU2012386263B2 (en) Esters for drilling emulsions and metal working fluids
EP2480622B1 (en) Invert emulsion fluids with high internal phase concentration
PT97892A (pt) Processo para a preparacao de composicoes escoaveis a base de diesteres de acido carbonico, para o tratamento de furos de sondagens
WO2016196413A1 (en) Foam-forming surfactant compositions
CN103013474A (zh) 合成基钻井液的制备方法
WO2019036286A1 (en) OIL-BASED DRILLING FLUID COMPOSITIONS COMPRISING DOUBLE LAMINATED HYDROXIDES AS RHEOLOGY MODIFIERS AND AMINOAMIDES AS EMULSIFIERS
EA025173B1 (ru) Улучшение суспендирующих характеристик инвертных эмульсий
EA018710B1 (ru) Композиция эмульгатора и способ осуществления работ в скважине
US10113395B2 (en) Organophilic nanoparticles in direct emulsion systems and methods for their use as wellbore drilling fluids
US10053615B2 (en) Method of applying solvent treatments using emulsions
US20040171497A1 (en) Stabilized colloidal and colloidal-like systems
CN103013475A (zh) 合成基钻井液的维护方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180309