[发明专利]基于多胺和脂肪酸/马来酸酐的乳化剂

说明书

发明领域

本发明涉及一种基于通过多胺和脂肪酸/马来酸酐的用于油基钻井液的乳化剂。本发明还涉及含有本发明乳化剂的油基或合成基钻井液以及使用该钻井液的钻井方法。

发明背景

钻井液是一种特别设计的流体，在井筒被钻孔时循环流过井筒以促进钻孔操作。钻井液促进了从井筒除去钻孔碎屑、冷却和润滑钻头，帮助支撑钻杆和钻头，并提供静水压力以保持井筒壁的完整性，从而使井破裂的趋势最小化。根据特定地质组成的特征选择特定的钻井液体系，从而使钻井操作最优化。

油基或合成基钻井液，或反相乳液，通常用于钻孔溶胀或膨胀性页岩、盐、石膏、硬石膏或其它蒸发岩地层，含硫化氢的地层，以及热(高于约300°F)洞，但是可以用于其它能穿透地层的洞中。这种钻井液通常含有油或合成油或其它合成材料或合成流体(“合成”)作为连续相，还可以含有通过乳化分散在水中的水，从而在流体中没有明显的水层。术语“油基钻井液”或“油基或合成基钻井液”一般表示反相油基钻井乳液或反相乳液。所有油基钻井液简单地含有100体积％油作为液相；也就是说，没有含水的内相。反相乳液钻井液可以一般含有约50∶50至95∶5体积的油相/水相比率。

用于转井的反相乳液一般含有：用于外相的基础油或合成流体；用于内相的盐水溶液(通常是含有约30％氯化钙的溶液)；和其它用于悬浮、降滤失、密度、油润湿、乳化、过滤和流变控制的试剂或添加剂。

美国专利6006831公开了电子测井液和其使用方法。在第2栏第40行起，此专利描述了通过多胺与脂肪酸和基础酸例如马来酸和富马酸反应获得的乳化剂。但是，没有公开本发明中的从马来化松浆油脂肪酸和高级多胺衍生的特殊乳化剂或它们在高温/高压应用中作为乳化剂的有效性。

美国专利4,508,628公开了快速钻井反相乳液钻井液。优选的聚酰胺乳化剂如下制备：先使多胺与脂肪酸反应形成酰氨基胺，然后使酰氨基胺中间体与二羧酸、优选马来酸或富马酸反应。但是，从此专利的公开内容可见，多胺限制为非常短链的多胺(第5栏第30行)。另外，此专利的乳化剂必须溶解在溶剂中以在室温下是液体。

美国专利3,169,113公开了用于油包水型酸性压裂液的乳化剂。公开的乳化剂具有两种组分：

(a)具有C_2-6亚烷基和3-5个氨基氮的多亚烷基多胺的偏酰胺的C_9-18单脂肪羧酸盐，其中至少两个氨基被C_9-18单脂肪羧酸酰胺化，并且其中有至少一个与酸形成盐的未被酰胺化的氨基，和

(b)具有C_2-6亚烷基和2-5个氨基氮的多亚烷基多胺与C_9-18单脂肪羧酸形成的聚酰胺。

美国专利4,501,672公开了用于油基操作液的降滤失添加剂。此添加剂通过使1mol二亚烷基三胺与2mol脂肪酸反应获得。实施例1具体公开了二亚乙基三胺二油基酰胺与马来酸酐的桥接。

WO 89/11516公开了用于钻井液的油基乳化剂，其是1或2摩尔酰胺-胺或羟基烷基酰胺与1-5摩尔二羧酸或酸酐的反应产物。此专利的第5页起说明了考虑使用非常短链的多胺。

美国专利4,658,036公开了反相乳液及其制备方法。乳化剂是通过至少一种松浆油脂肪酸与丙烯酸、马来酸酐或富马酸反应、然后与二亚乙基三胺和至少一种松浆脂肪酸反应制备，得到反相乳化剂。

随着在一些钻井地点的空间受到限制，例如在海外平台上，以及随着将材料运输到钻井地点的成本增加，在工业上十分关注和需要更有效的浓缩的钻井液添加剂，并且与现有技术的常规钻井液相比能以较少量的添加剂配制并保持的钻井液。

发明概述

本发明总体涉及基于多胺和脂肪酸/马来酸酐的用于油基钻井液的乳化剂，表示该乳化剂含有至少一种由脂肪酸衍生的结构部分、至少一种由多胺衍生的结构部分和至少一种由酸酐衍生的结构部分。优选，本发明的乳化剂基本由这些结构部分的任何组合组成。本发明的乳化剂可以通过使多胺与脂肪酸(或脂肪酸的混合物)和酸酐反应制备，酸酐特别是马来酸酐。本发明还涉及含有本发明乳化剂的油基或合成基钻井液，以及使用此钻井液的钻井方法。

附图说明

图1显示了基于柴油的且含有不同含量乳化剂1的钻井液在300°F老化16小时后的HTHP降滤失性能。

本发明的详细描述