[发明专利]油包水钻井液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油包水钻井液及其制备方法。

背景技术

随着石油储量的不断减少且开采困难，世界各国纷纷加大了对深部地层油气资源勘探开发的投入，开发新的油藏已经成为当今各大石油公司发展的迫切要求。我国待探明的油气资源主要分布在塔里木、准噶尔、柴达木、吐哈、四川等盆地，其资源量的73%埋藏在深层，且地下条件异常复杂，因此深井和超深井油气钻探及配套的开发技术已成为制约油气资源开发的关键因素。随着地层深度的增加，深井、超深井的地层温度也会越来越高，地层的高温环境给钻井液能否维持稳定的性能带来了极大的挑战。 

钻井液作为钻井工程的重要组成部分，其性能直接关系到深井、超深井的钻井质量、钻井成本和钻井周期。相对于水基钻井液，油基钻井液具有较强的防塌抑制性、润滑性和良好的储层保护性能，尤其可满足强水敏及高温、超高温地层，或者需要钻大位移特殊井及海上水平井等特殊转钻井需要。油基钻井液，又称油包水钻井液，是由油、水、有机土、乳化剂、降滤失剂等组成。有机土作为油包水钻井液体系中的重要组分，其结构与性质对钻井液性能有十分重要的影响。有机土通常是由高度分散的亲水粘土与阳离子表面活性剂(季铵盐)发生了离子交换吸附所制得的。由于表面活性剂的长碳氢链覆盖在粘土晶片表面，使之形成疏水表面，同时由于进入晶片层间表面活性剂离子的体积效应，增大了晶片层间距。正是由于这些结构特点，使有机土具有良好的触变性、增稠性、悬浮性和溶胶稳定性。

典型的有机土反应如下：

Na-土 + [(R₁R₂R₃R₄N)⁺X^-] →土-NR₁R₂R₃R₄ + Na⁺X^-

有机土的质量主要取决于粘土的种类，阳离子表面活性剂的类型、碳链长短和在粘土表面上的覆盖程度及制备条件，如温度、酸碱度值等。目前，对于粘土的改性普遍使用阳离子表面活性剂，如十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵等。采用其他改性剂制备有机土的报道较少。CN1138593A采用H₃PO₄与己内酰胺反应，生成磷酸己内酰胺有机化剂，然后将此有机化剂加入到粘土水溶液中进行离子交换，使己内酰胺阳离子插入层间，形成有机土，但此方法生成的有机土为流动性较差的胶体，亲水性较强，体系中大量的水只能通过蒸馏除去，因此能耗很高；CN101624515A报道了一种可用于白油的有机土及其制备方法，采用季铵盐阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂共同作为改性剂，对粘土进行改性，得到的有机土在白油中成胶率高，但由于使用两种表面活性剂，实验步骤较为繁琐。

油基钻井液由于受到成本、环保要求的限制一直发展比较缓慢，应用的区块也较少，随着现有油田储量日益下降，并且新探区的开采会遇到各种复杂地层及环境，急需性能优良的制备油基钻井液用的有机土。采用烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)盐甜菜碱表面活性剂对亲水粘土进行改性，由于烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)盐甜菜碱中亲油基团既具有芳香环同时又具有较长的脂肪链，因而制备出的有机土插层效果显著，在白油中成胶率较高，分散性能好，以该有机土制备的油包水钻井液具有体系稳定性能好的特点。发明所述的正是适合于以烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)盐甜菜碱改性的有机土制备的油包水钻井液及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中油包水钻井液稳定性能差的问题，提供一种新的油包水钻井液。此油包水钻井液具有稳定性能好的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的油包水钻井液的制备方法。

为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种油包水钻井液，以质量份数计包括以下组份：

(1)60～90份的基础油；

(2)10～40份的水；

(3)2～5份的甜菜碱改性有机土；

(4)0.5～5份的乳化剂；

(5)0.5～5份的降滤失剂；

(6)0.5～5份的酸碱度调节剂；

其中组分(3)为烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)盐甜菜碱改性的有机土，烷基酚聚氧乙烯醚羧酸(磺酸)盐甜菜碱的分子通式为：

或