鉆井液的添加劑組合物和抗高溫無土相全油基鉆井液的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油化工鉆井領域，具體地，涉及一種鉆井液的添加劑組合物和抗高 溫無土相全油基鉆井液。
【背景技術】
[0002] 油氣鉆井過程中，鉆井液的使用類型有多種，主要包括水基鉆井液、油基鉆井液、 聚合物鉆井液等。其中油基鉆井液又包括油包水乳化鉆井液、全油基鉆井液、可逆乳化油基 鉆井液等。全油基鉆井液是指油水比大于等于95:5的油基鉆井流體。主要由油、水、乳化劑 組成。全油基鉆井液具有抑制性強、潤滑性能好、抗污染能力強、熱穩定性高的優點，但由于 常規的全油基鉆井液體系油水比高，乳液形成少，導致體系的懸浮能力差。一般通過添加有 機土來形成基本骨架從而提高體系的懸浮能力，而有機土的加入不僅會降低體系總體的抗 溫能力（主要是由于有機土不抗高溫），還會隨著鉆進的過程，有機土會滲入儲層破壞儲層， 影響油氣開采。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是在于克服現有的全油基鉆井液需要無機土來保持懸浮能力而導 致抗溫性能差的缺陷，提供了一種能夠獲得兼具較好的懸浮能力和抗溫性能的無土相全油 基鉆井液的鉆井液的添加劑組合物和抗高溫無土相全油基鉆井液。
[0004] 為了實現上述目的，本發明提供一種鉆井液的添加劑組合物，該組合物含有提切 劑、乳化劑和增黏劑，其中：
[0005] 所述提切劑為二聚酸-有機胺共聚物，該共聚物包括來自二聚酸的結構單元、來自 烷基胺的結構單元以及來自芳香胺的結構單元，其中，所述二聚酸為油酸和亞油酸的二聚 體，所述烷基胺為C10-C20的烷基伯胺中的一種或多種，所述芳香胺為苯胺和苯環上被C1-C3的烷基單點取代的或多點取代的苯胺中的一種或多種；
[0006] 所述增黏劑為改性的聚有機硅氧烷納米顆粒，且所述聚有機硅氧烷納米顆粒上具 有的改性基團Z，
^中，L選自C0-C6的亞烷基；
[0007] 所述乳化劑為下式(1)所示的化合物中的一種或多種；
[0008] 式（1)
y
[0009] 式（1)中，兩個R1各自獨立地選自任選被基團Y取代的C14-C30的烷基和任選被基 團Y取代的具有碳碳雙鍵的Cl4-C30的不飽和烷基，基團Y各自獨立選自以下式所示的基團：
[0010]
[0011] η為卜8的整數；
[0012] η個X各自獨立地選自Η和-C(0)-R2，且至少有一個X為-C(0)-R2，R 2選自羧基、C1-C6 的烷基、C3-C8的環烷基、被羧基取代的C1-C6的烷基、被羧基取代的C3-C8的環烷基、被羧基 和C1-C4的烷基取代的C3-C8的環烷基、具有碳碳雙鍵的C2-C6的不飽和烷基、具有碳碳雙鍵 的C3-C8的不飽和環烷基、被羧基取代的且具有碳碳雙鍵的C2-C6的不飽和烷基、以及被羧 基和C1-C4的烷基取代的且具有碳碳雙鍵的C3-C8的不飽和環烷基。
[0013] 本發明還提供了含有上述添加劑組合物的抗高溫無土相全油基鉆井液。
[0014] 在無土相全油基鉆井液中含有本發明的鉆井液的添加劑組合物下，能夠通過所述 組合物中的所述提切劑、所述乳化劑和所述增黏劑之間的協同作用，獲得具有兼具較好的 懸浮能力和抗溫性能的無土相全油基鉆井液，例如所述無土相全油基鉆井液具有抗220Γ 以上的抗溫性能，其密度為〇.9g/cm3以上。
[0015] 本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0016] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0017]圖1是增黏劑制備例1所得的改性的聚有機硅氧烷納米顆粒的TEM圖。
【具體實施方式】
[0018] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0019] 本發明提供一種鉆井液的添加劑組合物，該組合物含有提切劑、乳化劑和增黏劑， 其中：
[0020] 所述提切劑為二聚酸-有機胺共聚物，該共聚物包括來自二聚酸的結構單元、來自 烷基胺的結構單元以及來自芳香胺的結構單元，其中，所述二聚酸為油酸和亞油酸的二聚 體，所述烷基胺為C10-C20的烷基伯胺中的一種或多種，所述芳香胺為苯胺和苯環上被C1-C3的烷基單點取代的或多點取代的苯胺中的一種或多種；
[0021] 所述增黏劑為改性的聚有機硅氧烷納米顆粒，且所述聚有機硅氧烷納米顆粒上具 有的改性基團2為_
中，L選自C0-C6的亞烷基；
[0022]所述乳化劑為下式(1)所示的化合物中的一種或多種；
[0023] 式（1)
[0024] 式（1)中，兩個R1各自獨立地選自任選被基團Y取代的C14-C30的烷基和任選被基 團Υ取代的具有碳碳雙鍵的Cl4-C30的不飽和烷基，基團Υ各自獨立選自以下式所示的基團：
[0025]
[0026] η為1-8的整數；
[0027] η個X各自獨立地選自Η和-C(0)-R2，且至少有一個X為-C(0)-R2，R2選自羧基、C1-C6 的烷基、C3-C8的環烷基、被羧基取代的C1-C6的烷基、被羧基取代的C3-C8的環烷基、被羧基 和C1-C4的烷基取代的C3-C8的環烷基、具有碳碳雙鍵的C2-C6的不飽和烷基、具有碳碳雙鍵 的C3-C8的不飽和環烷基、被羧基取代的且具有碳碳雙鍵的C2-C6的不飽和烷基、以及被羧 基和C1-C4的烷基取代的且具有碳碳雙鍵的C3-C8的不飽和環烷基。
[0028] 根據本發明，盡管所述乳化劑、提切劑和增黏劑可以按照任意比例配合使用，并獲 得能夠促進鉆井液在獲得較好的懸浮能力下提高抗溫性能的添加劑組合物，但是，為了能 夠使得所述乳化劑、提切劑和增黏劑能夠更好地配合，優選情況下，所述乳化劑、提切劑和 增黏劑的重量比為100:5-200:20-800，更優選為100:5-100:50-650，更進一步優選為100: 10-80:100-610，最優選為 100:15-76:100-610，例如 100:25-50:100-250(這里的提切劑是 以二聚酸-有機胺共聚物進行計量的）。特別優選地，本發明的添加劑組合物為乳化劑、提切 劑和增黏劑的組合。
[0029] 根據本發明，所述乳化劑為上述式（1)所示的化合物中的一種或多種。式（1)所示 的化合物為兩端具有長鏈飽和的和/或不飽和烷基長鏈且中間具有短烷基鏈的梳形結構的 化合物。這樣的梳形結構的化合物能夠通過增大乳化界面膜強度的作用，并與所述提切劑 和增黏劑進行配合以穩定鉆井液，且使得鉆井液獲得適當的切力和密度，從而獲得懸浮能 力，并在這種情況下來實現提高鉆井液的抗溫性能的目的。
[0030] 其中，優選情況下，式（1)中，兩個R1各自獨立地選自任選被基團Y取代的C14-C20 的烷基和任選被基團Y取代的具有碳碳雙鍵(優選為5個以下，例如可以為1個、2個或3個碳 碳雙鍵)的C14-C20的不飽和烷基;η為1-6的整數;R 2選自羧基、C1-C4的烷基、C4-C6的環烷 基、被羧基取代的C1-C4的烷基、被羧基取代的C4-C6的環烷基、被羧基和甲基取代的C4-C6 的環烷基、具有碳碳雙鍵(優選為1-3個碳碳雙鍵，例如可以為1個、2個或3個碳碳雙鍵）的 C2-C4的不飽和烷基、具有碳碳雙鍵(優選為5個以下，例如可以為1個、2個或3個碳碳雙鍵） 的C4-C6的不飽和環烷基、被羧基取代的且具有碳碳雙鍵(優選為1-3個碳碳雙鍵，例如可以 為1個、2個或3個碳碳雙鍵)的C2-C4的不飽和烷基、以及被羧基和甲基取代的且具有碳碳雙 鍵(優選為5個以下，例如可以為1個、2個或3個碳碳雙鍵)的C4-C7的不飽和環烷基。
[0031] 更優選地，式（1)中，兩個R1各自獨立地選自任選被基團Υ取代的C15-C18的烷基和 任選被基團Y取代的具有碳碳雙鍵的C15-C18的不飽和烷基;η為1-4的整數，例如1、2、3或4。
[0032] 根據本發明，兩個R1各自獨立地進行選擇，可以相同也可以不同，其中，作為R1的具 體實例例如可以包括以下基團：-(01 2)7-01 = 01-(012)7-013、-(012)8-01(￥)-(01 2)7-013、-(CH2)7-CH(Y)-(CH2)8-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)7-CH3、-(CH2)16-CH 3、-(CH2)7-CH = CH-CH2-CH = CH- (CH2) 4-CH3、- (CH2) 7-CH = CH-CH2-CH2-CH (Y) - (CH2) 4-CH3、- (CH2) 7-CH = CH-CH2-CH (Y) - (CH2) 5-CH3、-（ CH2) 8-CH (Y) -CH2-CH=CH- (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y) -CH2-CH2-CH =CH- (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH = CH-CH2-CH (Y) -CH (Y) - (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y) -CH (Y)-CH2-CH=CH- (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y) -CH (Y) -CH2-CH (Y) - (CH2) 5-CH3、-（ CH2) 8-CH (Y) -CH2-CH (Y) -CH (Y) - (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y) -CH2-CH2-CH (Y) -CH (Y) - (CH2) 4-CH3、-（ CH2) 7-CH (Y)-CH(Y)-CH2-CH2-CH(Y)-(CH2)4-CH3、-(CH2)7-CH(Y)-CH(Y)-CH2-CH(Y)-CH(Y)-(CH2)4- CH3、- (CH2) 14-CH3、- (CH2) 13-CH3。其中，基團Y如上文所述的，選自
這些基團上連接的虛線表示連接R1 1 '? 上的碳原子的連接位點。
[0033] 根據本發明，其中，作為基團R2的具體實例例如可以包括:羧基、甲基、乙基、丙基、 環戊基、環己基、-CH2-C00H(認為是被一個羧基取代的C1烷基）、-(CH 2)2-⑶0H(認為是被一 個羧基取代的C2烷基）、-CH(CH2-⑶0H)2(認為是被兩個羧基取代的C3烷基）
-CH = CH2-COOH、-CH2-CH=CH2- 、，、 (丨1: -、
C00H、-CH=CH-CH2-C00H、
[0034] 根據本發明，上述乳化劑可以為市售品，也可以通過本領域常規的方法制得，優選 情況下，所述乳化劑的制備方法包括:將式(2)所示的多胺化合物與式R^-COOH所示的羧酸 中的一種或多種進行酰胺化反應，將反應后的產物與R 2_C00H所示的羧酸及其酸酐中的一 種或多種進行接觸反應；
[0035] 式（2 丨、其中，R2和η