[发明专利]一种钻井液用表面活性剂、其制备方法及钻井液

说明书

技术领域

本发明涉及油田化学助剂技术领域，尤其涉及一种钻井液用表面活性剂、其制备方法及钻井液。

背景技术

国内油田在低压或欠(或近)平衡钻井过程中，往往采用泡沫钻井液来降低密度，保证钻井施工安全。但是，普通泡沫粒径大，严重影响泥浆泵的上水效率，并且需要配套的注入气体的设备如压缩机，以及生产和注入气体的设备等，钻井成本较高。针对这些问题，国内一些油田先后开展了在近平衡条件下使用的可循环微泡钻井液的相关研究。微泡钻井液具有密度低，现场不用添加注入气体的设备，能有效防止低压破碎、高渗透率砂岩及裂缝性漏失地层漏失，保护油气层，降低钻井成本等优势。

目前，现有技术公开了多种微泡钻井液，而微泡钻井液的核心在于用于形成微泡的表面活性剂。比如，申请号为200910157353.1的中国专利文献公开了一种微泡钻井液，其包括3～5克的复合发泡剂，所述复合发泡剂由十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比7:3组成。申请号为200710113558.0的中国专利文献公开了一种抗高温可循环微泡沫钻井液或完井液，其包括2～5重量份的高温发泡剂，所述高温发泡剂采用脂肪醇甘油基醚磺酸盐AGES、聚合醇、椰子油酰胺磺基琥珀酸单酯钠盐F873＝6～10:2～5:6～10比例的组合物；并且还包括1～2.5重量份的高温泡沫稳定剂。

上述两种微泡钻井液中，发泡剂采用的都是常用表面活性剂的组合，这样对微泡中空气核密封性差，微泡的稳定性和抗压缩能力不足，在井底高压条件下，空气会从泡沫中扩散出来，从而造成钻井液井底密度显著升高，影响钻井施工安全。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种钻井液用表面活性剂、其制备方法及钻井液，本发明提供的表面活性剂对钻井液微泡中空气核具有良好的密封作用，微泡的稳定性和微泡抗压缩能力强，能保证微泡钻井液在井底高压下具有较低的循环密度，减少井下复杂情况。

本发明提供一种钻井液用表面活性剂，具有式I结构通式：

式I中，R₁选自通式为C_nH_2n+1的直链烷基或通式为C_mH_2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；

R₂为甲基或乙基；

R₃为-(CH₂)_t-，t选自1～3之间的整数；

Z为-COONa、-COOK、-SO₃Na或-SO₃K。

优选地，n为11、13、15、17、19或21；m为21。

本发明提供一种钻井液用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

将烷基酰卤化合物与氨基化合物在碱性条件下进行反应，得到钻井液用表面活性剂；所述烷基酰卤化合物具有式II结构：

所述氨基化合物具有式III结构：

R₂-NH-R₃-Z 式III；

所述钻井液用表面活性剂具有式I结构：

其中，R₁选自通式为C_nH_2n+1的直链烷基或通式为C_mH_2m-1的直链烷基，n选自10～22之间的整数，m选自20～22之间的整数；X为卤素；

R₂为甲基或乙基；R₃为-(CH₂)_t-，t选自1～3之间的整数；Z为-COONa、-COOK、-SO₃Na或-SO₃K。

优选地，所述烷基酰卤化合物选自十二烷酰氯，十四烷酰氯、十六烷酰氯、十八烷酰氯、二十烷酰氯、二十二烷酰氯、油酰氯和芥酸酰氯中的任意一种。

优选地，将烷基酰卤化合物和碱性水溶液同时加入氨基化合物水溶液中，进行反应，得到钻井液用表面活性剂；所述碱性水溶液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠与烷基酰卤化合物的摩尔比为0.9～1.1:1。

优选地，所述加入的方式为滴加；控制滴加的时间为0.5h～5h，滴加结束后再搅拌0.3h～0.6h，得到钻井液用表面活性剂。

本发明提供一种钻井液，包括发泡剂，所述发泡剂具有式I结构通式：