CN105524601A - 一种乳化剂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种乳化剂组合物及其制备方法，属于钻井液技术领域。所述乳化剂组合物包括主乳化剂、辅助乳化剂、基油所述主乳化剂为氧化聚合脂肪酸酯，辅助乳化剂为聚酰胺。本发明提供的乳化剂组合物，以氧化聚合脂肪酸酯和聚酰胺分别作为主乳化剂和辅助乳化剂，增加了组合物的乳化成效率，提高其电稳定性，利于油基钻井液的配置使用。

Description

一种乳化剂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及钻井液技术领域，尤其涉及一种乳化剂组合物及其制备方法。

背景技术

钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液被公认为至少有以下十种作用：(1)清洁井底，携带岩屑。保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率；(2)冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命；(3)平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。(4)平衡(控制)地层压力。防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染；(5)悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻；(6)在地面能沉除砂子和岩屑；(7)有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率；(8)承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷；(9)提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料；(10)水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。

油基钻井液是以是一种以油为分散介质，以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。油基钻井液具有润滑性好、抗高温、抗污染能力强、抑制性好及保护油气层的优势，成为钻遇强水敏地层、易坍塌地层及巨厚盐膏层的首选体系。乳化剂是油基钻井液的核心处理剂，用于保证钻井液的乳化稳定性、流变性，对油基钻井液的性能好坏起到了重要作用。但现有的油基钻井液的乳化剂乳化率不高，电稳定性较差，且多为在现场配置乳化剂，运输不安全，配置较为复杂，得到的钻井液一致性较差。

发明内容

本发明要解决的问题是现有的油基钻井液采用的乳化剂，乳化率和电稳定性不理想。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种乳化率和电稳定性良好的乳化剂、基于其的油基钻井液及制备方法。

本发明的第一个目的在于提供一种乳化剂组合物。所述乳化剂组合物包括主乳化剂、辅助乳化剂和白油；所述主乳化剂为氧化聚合脂肪酸酯，辅助乳化剂为聚酰胺。

进一步地，所述氧化聚合脂肪酸酯为脂肪酸和多元醇的氧化聚合物；所述脂肪酸为油酸、月桂酸、棕榈油酸中的一种，所述多元醇为乙二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种。

进一步地，所述聚酰胺为基于多乙基多胺和脂肪酸与羧酸的聚酰胺。

优选地，所述多乙基多胺为二乙烯三胺和四乙烯五胺的混合物，所述脂肪酸为妥尔油，羧酸为富马酸。

进一步地，所述乳化剂组合物，其原料按重量份数计，包括：白油100份，妥尔油55～80份，富马酸5～15份，二乙烯三胺5～20份，四乙烯五胺8～15份，氧化聚合脂肪酸酯80～90份。

优选地，所述乳化剂组合物，其原料按重量份数计，包括：白油100份，妥尔60～75份，富马酸6～12份，二乙烯三胺8～15份，四乙烯五胺10～15份，氧化聚合脂肪酸酯80～90份。

本发明的第二个目的在于提供上述的乳化剂组合物的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：

(1)将妥尔油、二乙烯三胺和四乙烯五胺搅拌0.8～1.5h，搅拌均匀后升温至110～130℃，反应2～5h；

(2)向步骤(1)的体系中加入富马酸，维持温度反应1～3h；

(3)向步骤(2)的体系中加入白油和氧化聚合脂肪酸酯，搅拌均匀后降至室温，即得。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.本发明提供的乳化剂组合物，以氧化聚合脂肪酸酯和聚酰胺分别作为主乳化剂和辅助乳化剂，增加了组合物的乳化成效率，提高其电稳定性，利于油基钻井液的配置使用。

2.本发明中聚酰胺中氨源为二乙烯三胺、四乙烯五胺，酸源为妥尔油和富马酸，二乙烯三胺、四乙烯五胺首先与妥尔油中的脂肪酸反应成中间产物，中间产物与富马酸反应生成混合的聚酰胺，反应无需催化剂，条件适宜，容易达到。

3.本发明中，主乳化剂为氧化聚合脂肪酸酯，是脂肪酸酯经过深度氧化聚合后的聚合体，具有非常好的化学稳定性和耐热性。脂肪酸来源于脂肪酸为油酸、月桂酸、棕榈油酸中的一种，与脂肪酸酯化反应的原料醇为乙二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种。得到的氧化聚合脂肪酸酯中具有较高含量的羟基和羧基，具有良好的乳化性能和润滑性能。

4.本发明的软化剂组合物产品化学性质稳定，易于运输，产品的均一性易于保持。且组合物的制配方法简单易行，易于工业化生产的使用。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的描述。

实施例1

一种乳化剂组合物，包括如下原料：白油100kg，妥尔油60kg，富马酸10kg，二乙烯三胺6kg，四乙烯五胺8kg、氧化聚合脂肪酸酯90kg。

制备上述乳化剂组合物时，(1)将妥尔其中油、二乙烯三胺和四乙烯五胺搅拌0.8h，搅拌均匀后升温至110℃，反应2.5h；(2)向步骤(1)的体系中加入富马酸，维持温度反应1.5h；(3)向步骤(2)的体系中加入白油和氧化聚合脂肪酸酯，搅拌均匀后降至室温，即得。

将上述得到的乳化剂组合物按油基钻井液重量的3％加入其中，得到的产物用于测试其性能。

实施例2

一种乳化剂组合物，包括如下原料：白油100kg，妥尔油65kg，富马酸12kg，二乙烯三胺8kg，四乙烯五胺10kg、氧化聚合脂肪酸酯85kg。

制备上述钻井液时，(1)将妥尔油、二乙烯三胺和四乙烯五胺搅拌1h，搅拌均匀后升温至115℃，反应3h；(2)向步骤(1)的体系中加入富马酸，维持温度反应2h；(3)向步骤(2)的体系中加入白油和氧化聚合脂肪酸酯，搅拌均匀后降至室温即得。

将上述得到的乳化剂组合物按油基钻井液重量的4％加入其中，得到的产物用于测试其性能。

实施例3

一种乳化剂组合物，包括如下原料：白油100kg，妥尔油65kg，富马酸15kg，二乙烯三胺12kg，四乙烯五胺15kg、氧化聚合脂肪酸酯82kg。

制备上述钻井液时，(1)将妥尔油、二乙烯三胺和四乙烯五胺搅拌1.5h，搅拌均匀后升温至120℃，反应3h；(2)向步骤(1)的体系中加入富马酸，维持温度反应2.5h；(3)向步骤(2)的体系中加入白油和氧化聚合脂肪酸酯，搅拌均匀后降至室温即得。

将上述得到的乳化剂组合物按油基钻井液重量的3％加入其中，得到的产物用于测试其性能。

实施例4

一种乳化剂组合物，包括如下原料：白油100kg，妥尔油75kg，富马酸15kg，二乙烯三胺15kg，四乙烯五胺15kg、氧化聚合脂肪酸酯80kg。

制备上述钻井液时，(1)将妥尔油、二乙烯三胺和四乙烯五胺搅拌1.5h，搅拌均匀后升温至130℃，反应4.5h；(2)向步骤(1)的体系中加入富马酸，维持温度反应2h；(3)向步骤(2)的体系中加入白油和氧化聚合脂肪酸酯，搅拌均匀后降至室温即得。

将上述得到的乳化剂组合物按油基钻井液重量的4％加入其中，得到的产物用于测试其性能。

对上述实施例得到的油基钻井液进行测试，得到的结果如下表所示：

由上表的数据可以得知，本发明提供的乳化剂组合物，乳化性能良好，具有较高的乳化率和电稳定性，且乳化剂组合物的加入量较小，降低了钻井液的成本，适于钻井液的使用。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种乳化剂组合物，其特征在于：包括主乳化剂、辅助乳化剂和白油；所述主乳化剂为氧化聚合脂肪酸酯，辅助乳化剂为聚酰胺。

2.根据权利要求1所述的乳化剂组合物，其特征在于：所述氧化聚合脂肪酸酯为脂肪酸和多元醇的氧化聚合物；所述脂肪酸为油酸、月桂酸、棕榈油酸中的一种，所述多元醇为乙二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的乳化剂组合物，其特征在于：所述聚酰胺为基于多乙基多胺和脂肪酸与羧酸的聚酰胺。

4.根据权利要求3所述的乳化剂组合物，其特征在于：所述多乙基多胺为二乙烯三胺和四乙烯五胺的混合物，所述脂肪酸为妥尔油，羧酸为富马酸。

5.根据权利要求4所述的乳化剂组合物，其特征在于：其原料按重量份数计，包括：白油100份，妥尔油55～80份，富马酸5～15份，二乙烯三胺5～20份，四乙烯五胺8～15份，氧化聚合脂肪酸酯80～90份。

6.根据权利要求5所述的乳化剂组合物，其特征在于：其原料按重量份数计，包括：白油100份，妥尔60～75份，富马酸6～12份，二乙烯三胺8～15份，四乙烯五胺10～15份，氧化聚合脂肪酸酯80～90份。

7.一种制备如权利要求4-6所述的乳化剂组合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将妥尔油、二乙烯三胺和四乙烯五胺搅拌0.8～1.5h，搅拌均匀后升温至110～130℃，反应2～5h；

(2)向步骤(1)的体系中加入富马酸，维持温度反应1～3h；

(3)向步骤(2)的体系中加入白油和氧化聚合脂肪酸酯，搅拌均匀后降至室温，即得。