[发明专利]用于油基钻井液的基于多胺和脂肪酸/羧酸的聚酰胺乳化剂

说明书

技术领域

一般而言本发明涉及用于油基钻井液和泥浆的乳化剂，所述乳化剂基于衍生自脂肪酸/羧酸和多胺的聚酰胺。本发明还涉及含本发明乳化剂的油基或合成基钻井液以及使用所述钻井液的钻井方法。

背景技术

钻井液或泥浆是一种专门设计的流体，在钻井眼时将其经由井眼循环以促进钻井操作。钻井液能促进钻屑从井眼中排出，冷却和润滑钻头，辅助支撑钻杆和钻头，并提供静水压头以保持井壁的完整性从而使井喷的可能性最小化。为优化钻井操作，根据具体地层特征选择特定的钻井液体系。

油基或合成基泥浆，或反相乳液通常用于钻井膨胀或坍塌页岩、盐、石膏、硬石膏或其它蒸发岩层、含硫化氢地层以及热(高于约300°F)孔，但也可用于其它穿透地层的孔。这类钻井液通常含有作为连续相的油或合成油或其它合成材料或合成流体(“合成基”)，也可含有通过乳化分散在连续相中的水从而使得钻井液中不存在明显的水层。术语“油基泥浆”或“油基或合成基泥浆”通常表示反相油基泥浆乳液或反相乳液。全油泥浆仅仅含有100体积％的油作为液相，也就是说不存在水性分散相。反相钻井乳液通常可含有体积比为约50∶50～95∶5的油相与水相。

钻孔中所用的反相乳液通常含有：用作连续相的基油或合成流体；用作分散相的盐水溶液(典型地为含约30％氯化钙的溶液)；以及用于悬浮、滤失、密度、油润湿、乳化、过滤和流变性能控制的其它试剂或添加剂。

美国专利7,247,604一般地涉及链烷醇酰胺基乳化剂，所述乳化剂由脂肪酸酯和一元醇或植物或动物油(甘油三酸酯)与链烷醇胺的转酰胺化反应而获得。据称由所述乳化剂和助表面活性剂制得的油基钻井液具有温度稳定性、对环境无毒、可用于高温高压(HTHP)井的钻探、完井或修井的性能。

美国专利4,508,628和4,575,428公开了衍生自多胺的反相钻井乳液乳化剂。优选的聚酰胺乳化剂通过首先使多胺与脂肪酸反应以形成酰胺胺，然后将该酰胺胺中间体与二羧酸(美国专利4,508,628)或三羧酸(美国专利4,575,428)反应而制备。从文献的公开内容来看其涉及不含烷氧基的短链多胺。

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。所公开的乳化剂具有两种组分：(a)聚亚烷基多胺的部分酰胺的9-18个碳的单羧酸脂肪酸盐，所述多胺具有2-6个碳的亚烷基和3-5个氨基氮，其中至少2个氨基被9-18个碳的单羧酸脂肪酸酰胺化，并且其中至少一个未酰胺化的氨基与所述酸成盐，(b)具有2-6个碳的亚烷基和2-5个氨基氮的亚烷基多胺与9-18个碳的单羧酸脂肪酸的聚酰胺。

美国专利4,501,672公开了用于油基入井液的降滤失添加剂。该添加剂通过将1摩尔二亚烷基三胺与2摩尔脂肪酸反应而获得。实施例1具体公开了二亚乙基三胺二油酰胺与马来酸酐的桥接。

WO89/11516公开了用于钻井液的油基乳化剂，其是1或2摩尔酰胺-胺或羟烷基酰胺与1～5摩尔二羧酸或酸酐的反应产物。从该文献的第5页起可以清楚看出其涉及不含烷氧基的短链多胺的应用。

美国专利4,658,036公开了一种反相乳液及其制备方法。乳化剂通过使至少一种妥尔油脂肪酸与丙烯酸、马来酸酐或富马酸反应，然后与二亚乙基三胺和至少一种妥尔油脂肪酸反应从而获得该反相乳化剂。

由于一些井场空间有限(如在近海平台上)，以及向井场运输材料的成本增加，全行业关注并持续需要更有效的和浓缩的钻井液添加剂以及与现有技术钻井液通常所用的用量相比能以更低量的更少的添加剂调配和维护的钻井液。

发明简述

因此，本发明的一个目的是提供一种钻井液添加剂，其能至少部分满足本领域的上述要求。

本发明人意外地发现某些衍生自脂肪酸/羧酸的聚酰胺以及任选烷氧基化的聚酰胺可非常有效地作为用于油基钻井液和泥浆的乳化剂。

因此，本发明的第一方面涉及如所附权利要求所述的聚酰胺化合物。

用于油基泥浆的传统乳化剂通常会在高温和高压条件下降解，这导致油基泥浆变劣。这要求向泥浆体系投入更多的乳化剂以维持所需的性能，从而大大地增加了体系的成本。本发明的乳化剂在高温和高压条件下要有效得多，因而降低了体系乳化所需的乳化剂添加量，从而改进了体系的性能并降低了成本。

本发明的第三方面涉及一种钻井液组合物，其包含油和至少一种所述聚酰胺化合物。

本发明的第三方面涉及一种所述聚酰胺化合物的制备方法。

本发明的第四方面涉及所述聚酰胺化合物作为油基钻井液乳化剂的用途。

本发明的这些及其它方面将在下文的发明详述部分进一步说明。