[发明专利]一种钻井液用油包水型聚酰胺乳化剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油包水型乳化剂及其合成方法。

背景技术

钻井液或钻井泥浆作为一种方便钻井操作的循环用液，起到方便移除钻井时从井口产生的钻屑、冷却和润滑钻头，从而减小井喷的可能的作用。其中，油基钻井液抗污染能力强，润滑性好，抑制性强，有利于保持井壁稳定，能最大限度的保护油气层；同时，油基钻井液性能稳定，易于维护，抗温能力强，热稳定性好。已成为钻探高难度高温深井、海上钻井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井段和储层保护的重要手段。

油基钻井液一个主要维护难点在于保持乳状液的稳定性，尤其在钻深热井时，高温作用使乳状液更易失去稳定性。其中乳化剂是维持钻井液较长时间稳定的关键组分，然而大部分乳化剂在受热温度高于180℃时易发生分解失去作用，造成油基钻井液体系的电稳定性大幅度下降，重晶石发生沉淀，严重影响体系的性能。

针对国内的乳化剂种类少、加量多、效果不理想的情况，需要研制出一种抗高温、高性能的乳化剂，继而研制出性能优良的抗高温油基钻井液体系，使得该钻井液具有良好的高温稳定性、流变性能和滤失性能，从而最大限度地保护油气层。因此，研制抗温能力强的油包水型乳化剂是当前油基钻井液发展面临的重要技术难题之一。

根据上述乳化剂的作用机理，形成抗高温油包水型乳化剂应遵循以下原则：

1)HLB值为3～6；2)非极性基团的截面直径必须大于极性基团的截面直径；3)应选用高价金属盐类和皂类；4)与油的亲和力要强；5)能较大幅度降低界面张力；6)选用的乳化剂要无毒或低毒；7)抗温性能好,在高温下不降解,或解吸不明显。要求处理剂的分子结构中支链数量尽量少；主链上不应含有酯键、醚键，可在主链上引入脂环或芳环，增加乳化剂的抗温性；配合使用抗温保护剂，增加抗温性能；在分子中引入强的水化集团，如磺酸基、酰胺基等，因为水化基团的稳定性很大程度上决定了乳化剂分子的抗温性。

发明内容

本发明是要解决现有钻井液用乳化剂高温条件下流变性能变差和破乳电压降低的问题，而提供一种钻井液用油包水型聚酰胺乳化剂及其合成方法。

本发明一种钻井液用油包水型聚酰胺乳化剂是以N-甲基-1,3-丙二胺、油酸和马来酸酐作为原料制备而成，其化学名称为N,N-甲基顺丁烯羧酸酯基烷基酰胺丙基叔胺，结构通式为HOOC-CH＝CH-CO-N(CH₃)-(CH₂)₃-NH-CO-R；其中R为CH₃(CH₂)₂-CH＝CH-(CH₂)₇-。

上述钻井液用油包水型聚酰胺乳化剂的合成方法是按以下步骤进行：

一、将N-甲基-1,3-丙二胺和油酸进行混合，在搅拌的条件下将温度从室温升至100℃～110℃，冷凝回流1h后，再将温度从100℃～110℃升至150℃～170℃，冷凝回流10h～17h，得到N-甲基烷基酰胺丙基仲胺；所述N-甲基-1,3-丙二胺与油酸的摩尔比为(0.6～1.2):1；

二、向步骤一得到的N-甲基烷基酰胺丙基仲胺中加入马来酸酐，控制温度在80℃～100℃，在搅拌的条件下反应1h～3h，得到N,N-甲基顺丁烯羧酸酯基烷基酰胺丙基叔胺；所述N-甲基烷基酰胺丙基仲胺与马来酸酐的摩尔比为(0.6～1.2):1。

本发明的有益效果是：

1、本发明合成工艺简单，操作性强，对仪器要求低，加入的催化剂易于分离。

2、本发明制备的钻井液用油包水型聚酰胺乳化剂，具有良好的抗温性，可以抗200℃的高温，解决了一般乳化剂在高于180℃的高温下易分解的问题。且流变性能良好，经200℃高温老化后的破乳电压依然高于600V，较破乳电压低于400V的常规乳化剂有了很大的提高，从而解决了钻井液用乳化剂高温条件下流变性能变差和破乳电压降低的问题。

3、本发明从原料到产品的制备过程，对环境污染小，原料利用率高。

附图说明

图1为实施例三得到的N,N-甲基顺丁烯羧酸酯基烷基酰胺丙基叔胺的红外吸收光谱图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。