[发明专利]钻井液乳化剂

说明书

本发明属于深层钻井用钻井液的乳化剂配制方法的改进，涉及精细化工技术领域。

钻井液亦称钻井泥浆、钻井冲洗液，是以钻土泥浆为主要成份配制而成。在钻井过程中，它以高压泵驱动，通过钻杆、钻头、返水孔、井壁与钻杆的环形空间，返回循环池，经净化后循环使用。钻井液可分为水基、油基、气泡三种形式。在单次循环中，钻井液能起到清除井底岩粉、携带钻屑、冷却钻头、润滑钻头钻具、平衡地层压力、保护井壁的作用功能。研究表明，钻井液虽有缺之不可的作用，但单纯钻井液(水基原浆)的使用使钻头与岩石的摩擦系数大大增加，甚至达到干摩系数的2-3倍，由此就影响了钻井效率、钻井成本、钻头寿命、作业周期等许多问题，所以钻井液性能的优化可提高钻井效率和防止事故发生。人们通过向钻井液内添加少量的乳化剂，以使摩擦系数降低，提高钻井效率，实践证明这是行之有效的方法。目前，使用的乳化剂有防锈乳化油、妥尔油、极压乳化油、皂化溶解油及高科技PHP等。它们虽然各有优点，在生产中发挥着有益的作用，但仍存在有不足，有的对钻井液基质有限制，使用范围小，有的生产成本高、使用量大、造成使用成本高，并且其共同的缺陷是使用时摩擦系数降得还不够低，从而对钻井效率的提高还不够，限制了生产的发展。

本发明的目的是提出一种钻井液乳化剂及其制备方法，能使摩擦系数再降低，钻井效率再提高，并有对基质无限制、使用量少、成本低的优点。

本发明提出的钻井液乳化剂及其制备方法如下。按生产1吨产品所需原料及重量比为，取柴油、机油、原油、废柴油中的一种或几种为基础油150-350Kg，取油酸(钠)36-100Kg，硬酯酸(钠)20-36Kg为润滑剂，山梨醇酐单油酸酯6-18Kg，烷基酚聚氯乙烯醚18-40Kg，非离子型聚丙烯酰胺15-190Kg，酒精1-14Kg，及适量的碱液和余量的补充水；其制备方法为：

a．将基础油置入反应釜中搅拌并升温至85-100℃，加入山梨醇酐单油酸酯待溶解后，再加入油酸(钠)和硬酯酸(钠)至溶解，将混合物置入高位槽，把中和该混合物所需的碱液置入另一高位槽内，同时开启阀门使二物流入反应釜内反应，反应釜内温度不低于85℃，并搅拌，要求二物的流入不少于半小时，且同时加完，加完后继续恒温搅拌四小时，放置待用；

b．在另一反应釜内加入余量水升温至沸，把非离子型聚丙烯酰胺用不低于半小时的时间均匀加入，要求温度不低于85℃、同时搅拌至完全溶解；

c．将烷基酚聚氧乙烯醚加至a液内，再加入酒精，维持65-85℃并搅拌均匀；把此液与b液同时泵入复配釜中搅拌配制，温度不低干65℃，控制加料速度用不低于1小时的时间加完，调PH至8-9，冷却后即可包装。

本发明制备的钻井液乳化剂的外观为乳白或乳黄色乳液；使用时经摇匀打开包装直接倒入循环池中即可，初次加入量为1-3％，循环使用中维持其含量不低于0.4％；若环境温度低于15℃时为膏状，使用时需加热成乳液。

本发明制备的钻井液乳化剂是介于水基和油基泥浆之间的表面活性剂，将其加至水基泥浆中则成为水包油包水型的乳化液，加至油基泥浆中则成为油包水包油型乳化液；其在钻井中使用，能使钻杆和岩石的表面都形成有一层活性极，且在二者之间的非极性端有一层油膜，从而使摩擦阻力大大降低，甚至接近于干摩系数；经实际使用，使钻井效率明显提高(参见附图1和附图2)，比现有的乳化剂提高综合效率20％以上。

附图1为本发明的乳化剂与钻井原浆和现有乳化剂(高科技PHP)钻井成本比较表1，附图2为本发明的乳化剂与钻井原浆和现有乳化剂(高科技PHP)钻井工效比较表2。

以下举例说明本发明技术方案的实施和使用。

本发明所采用材料中润滑剂采用的油酸和硬酯酸可以分别以油酸钠和硬酯酸钠替换使用，其替换使用后中和时的用碱量将会减少，而对其他并无影响。

例1．取基础油150Kg、油酸36Kg、硬酯酸20Kg、山梨醇酐单油酸酯6Kg、烷基酚聚氧乙烯醚18Kg、非离子型聚丙烯酰胺15Kg、酒精1Kg、饱和的氢氧化钠碱液34Kg(其中3Kg用于最后调PH)，及700Kg的余量水按前述的方法及要求制备出约1吨的乳化剂产品。其使用时，初次的加入量是钻井液的3％，循环使用中维持含量不低于1％。

例2．取基础油240Kg、油酸68Kg、硬酯酸28Kg、山梨醇酐单油酸酯12Kg、烷基酚聚氧乙烯醚28Kg、非离子型聚丙烯酰胺100Kg、酒精10Kg、饱和的氢氧化钠碱液57Kg(其中4Kg用于调PH)、及450Kg的余量水按上述方法及要求制备出约1吨的乳化剂产品。使用时，初次加入量为2％，循环中维持含量不低于0.7％。