[发明专利]矿物油基钻井液用聚酰胺基胺流型调节剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油和天然气行业用钻井液，特别涉及一种矿物油基钻井液用聚酰胺基胺流型调节剂及其制备方法。

背景技术

随着现代钻井技术的发展，油基钻井液因其具有润滑性好、抑制性强、对地层伤害小等优良性能成为各种复杂地层钻探的首要选择。但是油基钻井液悬浮性差，可能形成岩屑床，因此，悬浮能力是决定油基钻井液性能的参数之一，直接影响到井眼净化效果、加重材料沉降、当量循环密度、压力激动和抽吸压力等。只有适当的悬浮能力并保持其稳定，才能成功钻探复杂井，尤其是深水井、高温高压井和安全密度窗口窄的井段。

早期作为油基钻井液的增黏提切剂--有机土被广泛使用。但是，有机土高温易稠化、降低油基钻井液的使用寿命，减小油基钻井液的固相容量，污染低渗透储层。随着环境保护要求的日益严格，低/无芳烃的矿物油和合成基础油取代柴油后，常规有机土在这类环保型基础油中分散悬浮性能较低，往往需要较高浓度的有机土，才可达到悬浮加重材料和井眼净化的效果，经过井底高温，造成环保型油基/合成基钻井液塑性粘度增加，机械钻速降低，在多套压力系统的复杂地层中引发井下事故。

早期研究认为，提高钻井液的悬浮能力通过增加钻井液黏度实现，并开发了丁苯橡胶等油溶性高分子材料。随着工业实践和科学研究的深入，出现一些新的观点并逐步在石油钻探行业得到应用：在矿物油和合成基钻井液中添加一类低粘度（低分子量的）油溶性的极性有机物质，可以显著改善有机土的胶凝行为，提高体系的动切力、低剪切速率粘度等，油基钻井液达到“低粘高切”的“快速弱凝胶”的状态。

目前，国内矿物油基钻井液技术处于发展阶段，与国外相比有较大的差距。为了达到所需的悬浮性质，往往添加了过高浓度的有机土，在井底高温条件下，有机土分散程度增加，钻井液稠化严重，塑性粘度激增；而为解决这一问题，现场施工中加入多元醇类，如乙二醇、甘油和聚乙二醇等；醚类，如二乙二醇和二甲基醚；小分子酰胺类，如甲酰胺、乙酰胺等物质。这些小分子物质在高温下可从有机土表面解吸附，从而减少钻井液的胶凝结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿物油基钻井液用聚酰胺基胺流型调节剂，其分子量大，活性官能团多，能形成多点吸附，难以从有机土表面解吸附，在高温下持续有效，性能稳定。

本发明的另一目的在于提供一种矿物油基钻井液用聚酰胺基胺流型调节剂的制备方法，该方法工艺过程简单、可精细控制反应条件；在不影响使用效果的前提下采用复合溶剂，减少极性溶剂的使用量，降低成本；且最终制得的聚酰胺基胺类流型调节剂的产品性状与性能稳定。

为此，本发明的技术方案为：

一种矿物油基钻井液用聚酰胺基胺流型调节剂，由二聚脂肪酸和多元胺在120～160℃条件下进行酰胺化反应，反应完成后，将制得的产物与溶剂按照质量比0.5～1.5：1混合均匀制得；所述二聚脂肪酸中二聚体的含量大于78wt%；所述多元胺为含有2～5个胺基的多乙烯多胺的同系物；所述二聚脂肪酸中羧基与多元胺中胺基的摩尔比为1:0.2～1.2，优选1:0.4～0.8，更优选1:0.7；所述溶剂为二乙二醇单甲基醚、二乙二醇二甲基醚、二丙二醇单丁醚或二丙二醇单甲基醚，或者这四种物质中任意一种与矿物油任意比的混合物。

所述二聚脂肪酸为单体酸、二聚脂肪酸和三聚脂肪酸的混合酸，其中所述单体酸的含量为2～22wt%，二聚脂肪酸的含量为78%～98wt%，三聚脂肪酸的含量为0～12wt%。

所述多元胺为为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。

所述酰胺化反应制得产物与溶剂的质量比为0.8～1.2:1，优选1:1。

所述矿物油为5#工业白油，所述溶剂为二醇单甲基醚与5#工业白油以质量比10～90:90～10混合的复合溶剂；两者质量比优选30～80:70～20，最优选为60:40。

一种矿物油基钻井液用聚酰胺基胺流型调节剂的制备方法，包括如下步骤：

1）以二聚脂肪酸中羧基与多元胺中胺基的摩尔比为1：0.2～1.2分别称取二聚体含量大于78wt%的二聚脂肪酸和多元胺；

2）将步骤1）称取的物质置入连接有Dean-Stark接收器的反应容器中，在搅拌、120～160℃、通有氮气条件下反应1～3h，得到初成品；此步反应温度优选为140～160℃，更优选为150～155℃。