抗高溫油基鉆井液用改性脂肪酸類主乳化劑及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種抗高溫油基鉆井液用改性脂肪酸類主乳化劑及制備方法，主要應 用于石油天然氣鉆井行業。
【背景技術】
[0002] 用于油包水鉆井液中的主乳化劑是HLB值在3~6之間的表面活性劑，其主要功 能是降低油水界面張力，將水均勻、穩定地分散到油中，形成穩定的油包水乳狀液。對于油 包水鉆井液而言，主乳化劑對鉆井液的性能起著至關重要的作用。
[0003] 目前，國內常用油基鉆井液主乳化劑主要為失水山梨醇脂肪酸酯類和脂肪酸類， 例如，中國專利公開號104449598A公開的一種油基鉆井液用增粘乳化劑及其制備方法， 公開日為2015-03-25,乳化劑包括以下組分，各組分及其重量百分比為：聚乙烯衍生物 10%~20%，低密度聚戊二烯10%~20%，脂肪酸甘油酯20%~30%，失水山梨酸脂肪酸 酯 30%~50%。
[0004] 但上述存在較多缺點，主要有以下幾方面：失水山梨醇脂肪酸酯類乳化劑在高溫 條件下，特別是在油基鉆井液這一堿性環境中極易分解、失效；脂肪酸類乳化劑具有明顯的 高溫增稠現象，使油基鉆井液在高溫下粘度超出合理范圍，尤以油酸特別突出；失水山梨醇 脂肪酸酯類和脂肪酸類乳化劑均不能有效地吸附油基鉆井液中的游離油相，缺少降低油基 鉆井液高溫高壓濾失量的作用。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種抗高溫油基鉆井液用 改性脂肪酸類主乳化劑及制備方法。本發明是脂肪酸經過改性處理后得到，具有更強的乳 化能力和抗高溫能力，同時具有降低油基鉆井液的高溫高壓濾失量的作用。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下： 一種抗高溫油基鉆井液用改性脂肪酸類主乳化劑，其特征在于，由如下組份構成：二元 酸酐、脂肪酸和環氧氯丙烷，其中，二元酸酐與脂肪酸的質量比為1:20~1:30,環氧氯丙烷 為脂肪酸質量的15~25%。
[0007] 所述二元酸酐為丙二酸酐、馬來酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一種。
[0008] 所述脂肪酸為油酸和亞油酸的混合物，混合質量比為1:1~1. 5:1。
[0009] -種抗高溫油基鉆井液用改性脂肪酸類主乳化劑的制備方法，其特征在于：二元 酸酐、脂肪酸和環氧氯丙烷經加成反應得到，其中，二元酸酐與脂肪酸的質量比為1:20~ 1:30,環氧氯丙烷為脂肪酸質量的15~25%。
[0010] 所述制備方法具體包括如下步驟： a、 將二元酸酐與脂肪酸按照質量比1:20~1:30,在油浴中加熱至40~60°C，通入氮 氣7~15min，在速度為200~250r/min下攬摔25~35min至混合均勾； b、 加入脂肪酸質量15~25%的環氧氯丙烷，保持攪拌速度，將油浴溫度提升至185°C~ 195°C，保溫 7 ~9h ; c、停止加熱與攪拌，待溫度冷卻至室溫倒出，即得到改性脂肪酸類主乳化劑。
[0011] 所述步驟a中，將二元酸酐與脂肪酸按照質量比1:20~1:30加入裝置中，在油浴 中加熱至50°C，通入氮氣lOmin，低速攪拌30min至混合均勾。
[0012] 所述步驟b中，向裝置中加入脂肪酸質量20%的環氧氯丙烷，在裝置上添加冷凝 管，并通入循環冷凝水，保持攪拌速度，將油浴溫度提升至185°C~195°C，保溫8h。
[0013] 采用本發明的優點在于： 1、本發明是通過酸酐、環氧氯丙烷與脂肪酸中的碳碳雙鍵之間加成反應形成的抗高溫 油基鉆井液用改性脂肪酸類主乳化劑，具有強乳化能力和抗高溫能力，同時具有降低油基 鉆井液的高溫高壓濾失量的作用。
[0014] 2、抗高溫油基鉆井液改性脂肪酸類主乳化劑的改性單體選擇妥爾油脂肪酸，該單 體本身即具有一定的乳化作用，同時易得且價格低廉，使該主乳化劑具有較大的實用價值。
[0015] 3、使用抗高溫油基鉆井液改性脂肪酸類主乳化劑配制的油包水鉆井液，具有較強 的抗高溫能力，最高可達220 °C，且老化后鉆井液流變性穩定，高溫高壓濾失量低，破乳電壓 尚。
[0016] 4、本發明乳化能力強，在低油水比條件下仍然能使乳液保持較高的破乳電壓，將 其應用在會發生水侵的鉆井工程中，能夠避免因水污染而導致的井下復雜情況。
[0017] 5、本發明形成的改性脂肪酸類主乳化劑具有較強的乳化能力，在與輔乳化劑相互 作用情況下可進一步提高油基鉆井液乳化膜的穩定性。
[0018] 6、合成抗高溫油基鉆井液改性脂肪酸類主乳化劑的原材料為通用化工產品，來源 十分廣泛；合成工藝安全、環保、易操作，便于工業生產。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1 一種抗高溫油基鉆井液用改性脂肪酸類主乳化劑，由如下組份構成：二元酸酐、脂肪酸 和環氧氯丙烷，其中，二元酸酐與脂肪酸的質量比為1:20~1:30,環氧氯丙烷為脂肪酸質 量的15~25%。
[0020] 所述二元酸酐為丙二酸酐、馬來酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一種。
[0021] 所述脂肪酸為油酸和亞油酸的混合物，混合質量比為1:1~1. 5:1. 一種抗高溫油基鉆井液用改性脂肪酸類主乳化劑的制備方法，包括：二元酸酐、脂肪酸 和環氧氯丙烷經加成反應得到，其中，二元酸酐與脂肪酸的質量比為1:20~1:30,環氧氯 丙烷為脂肪酸質量的15~25%。
[0022] 所述制備方法具體包括如下步驟： a、 將二元酸酐與脂肪酸按照質量比1:20~1:30,在油浴中加熱至40~60°C，通入氮 氣7~15min，在速度為200~250r/min下攬摔25~35min至混合均勾； b、 加入脂肪酸質量15~25%的環氧氯丙烷，保持攪拌速度，將油浴溫度提升至185°C~ 195°C，保溫 7 ~9h ; c、 停止加熱與攪拌，待溫度冷卻至室溫倒出，即得到改性脂肪酸類主乳化劑。
[0023] 所述步驟a中，將二元酸酐與脂肪酸按照質量比1:20~1:30加入裝置中，在油浴 中加熱至50°C，通入氮氣lOmin，低速攪拌30min至混合均勾。
[0024] 所述步驟b中，向裝置中加入脂肪酸質量20%的環氧氯丙烷，在裝置上添加冷凝 管，并通入循環冷凝水，保持攪拌速度，將油浴溫度提升至185°C~195°C，保溫8h。
[0025] 實施例2 本發明提供了一種抗高溫油基鉆井液改性脂肪酸類主乳化劑，由環氧氯丙烷、脂肪酸、 二元酸酐經加成反應得到，其中脂肪酸為一種混合物，由油酸、亞油酸構成；二元酸酐為丙 二酸酐、馬來酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一種。
[0026] 本發明還提供了一種抗高溫油基鉆井液改性脂肪酸類主乳化劑的制備方法，具體 如下： 1. 將二元酸酐與脂肪酸按照質量比1:20~1:30加入三口燒瓶中，在油浴中加熱至 50°C，通入氮氣lOmin，低速攪拌30min至混合均勾； 2. 向三口燒瓶中緩慢加入脂肪酸質量20%的環氧氯丙烷，在三口燒瓶上添加冷凝管， 并通入循環冷凝水，保持攪拌速度，將油浴溫度緩慢提升至185°C~195°C，保溫8h ; 3. 停止加熱與攪拌，待溫度冷卻至室溫倒出，即得到改性脂肪酸類