主乳化劑及其制備方法以及乳化劑組合物及其應(yīng)用和油基鉆井液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種主乳化劑、一種主乳化劑的制備方法、由該方法制備得到的主乳 化劑、一種乳化劑組合物、所述主乳化劑或乳化劑組合物作為鉆井液乳化劑的應(yīng)用以及一 種油基鉆井液。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油行業(yè)的發(fā)展，目前深層油氣資源已成為我國(guó)的戰(zhàn)略接替能源，更是目前 和未來(lái)油氣增儲(chǔ)上的重點(diǎn)。近年來(lái)隨著深井和超深井鉆井?dāng)?shù)量的增多，對(duì)鉆井液抗溫性提 出了更高的要求。一般水基鉆井液已不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。而油基鉆井液具有抗高溫性的優(yōu) 點(diǎn)逐漸受到重視，并開(kāi)始大量投入應(yīng)用。
[0003] 油基鉆井液通常使用柴油或者低毒礦物油作為基液，是一種以鹽水作為非連續(xù) 相、在一定溫度下攪拌后形成的具有油類(lèi)性質(zhì)的乳化鉆井液，國(guó)外通常將這種鉆井液稱(chēng)為 逆乳化鉆井液。一般情況下，油在油包水鉆井液中比例都會(huì)大于70%，所以常簡(jiǎn)稱(chēng)這種油 包水鉆井液為油基鉆井液。由于外相為油相，油基鉆井液具有很強(qiáng)的抑制性能，可以穩(wěn)定井 壁、防止坍塌，對(duì)油氣層特別是水敏地層有很好的保護(hù)性能。同時(shí)油基鉆井液有很好的抗高 溫性能和潤(rùn)滑性能，適用于深井大斜度井鉆探。相對(duì)水基鉆井液，油基鉆井液有更好的抑制 性能和抗尚溫性能。同時(shí)油基鉆井液也有一些缺點(diǎn)，比如配制成本尚、對(duì)環(huán)境造成不利影響 等。油基鉆井液一個(gè)主要的維護(hù)難點(diǎn)在于保持乳狀液的穩(wěn)定性，在鉆井過(guò)程中始終存在乳 化失效的危險(xiǎn)，特別是在鉆深熱井時(shí)，高溫作用使乳狀液更容易失去穩(wěn)定性。其中，乳化劑 是配制油基鉆井液體系的關(guān)鍵組分，是確保乳狀液體系中分散相的分散度以及較長(zhǎng)期保持 穩(wěn)定的決定因素。性能好的主乳化劑不僅能夠增強(qiáng)油基鉆井液的抗溫性，在高溫條件下具 有更好的電穩(wěn)定性，體系具有更好的攜巖能力，而且還能夠大大減少鉆井事故，提高鉆井效 率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種新的主乳化劑、一種主乳化劑的制備方法、由該方法制 備得到的主乳化劑、一種乳化劑組合物、所述主乳化劑或乳化劑組合物作為鉆井液乳化劑 的應(yīng)用以及一種油基鉆井液。
[0005] 具體地，本發(fā)明提供的主乳化劑含有酰胺類(lèi)化合物和脂肪酸類(lèi)化合物，所述酰胺 類(lèi)化合物含有至少一個(gè)酰胺基團(tuán)、至少一個(gè)不飽和雙鍵以及至少一個(gè)包括14-30個(gè)碳原子 的烴基，所述脂肪酸類(lèi)化合物包括20-80個(gè)碳原子。
[0006] 本發(fā)明提供的主乳化劑的制備方法包括以下步驟：
[0007] (1)將多胺化合物和第一不飽和脂肪酸進(jìn)行第一酰胺化反應(yīng)，并將得到的所述第 一酰胺化反應(yīng)的產(chǎn)物與酸酐和/或多元羧酸進(jìn)行第二酰胺化反應(yīng)，得到組分A ;
[0008] (2)在150_180°C下，將第二不飽和脂肪酸以及不飽和酸酐和/或不飽和多元羧酸 反應(yīng)3-5小時(shí)，得到組分B ;
[0009] (3)在60-80°C下，將所述組分A和組分B混合2-4小時(shí)；
[0010] 在所述組分A的制備過(guò)程中，以伯胺基團(tuán)計(jì)的多胺化合物的用量與以羧酸基團(tuán)計(jì) 的第一不飽和脂肪酸的用量的摩爾比為（1. 8-2. 2) : 1，以伯胺基團(tuán)計(jì)的多胺化合物的用量 與以酸酐基團(tuán)計(jì)的酸酐和以羧酸基團(tuán)計(jì)的多元羧酸的總用量的摩爾比為（1.8-2. 2): 1，所 述第一不飽和脂肪酸含有至少一個(gè)不飽和雙鍵且包括14-30個(gè)碳原子；
[0011] 在所述組分B的制備過(guò)程中，所述第二不飽和脂肪酸含有至少一個(gè)不飽和雙鍵且 包括14-30個(gè)碳原子。
[0012] 本發(fā)明還提供了由上述方法制備得到的主乳化劑。
[0013] 本發(fā)明提供的所述乳化劑組合物包括上述主乳化劑和助乳化劑。
[0014] 本發(fā)明還提供了上述主乳化劑或乳化劑組合物作為鉆井液乳化劑的應(yīng)用。
[0015] 此外，本發(fā)明提供的油基鉆井液含有鉆井液基漿和乳化劑，其中，所述乳化劑為上 述主乳化劑或乳化劑組合物。
[0016] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究后發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明提供的方法制備得到的主乳化 劑具有非常好的乳化效果，能夠適應(yīng)許多油基鉆井液體系，在多數(shù)油基鉆井液體系中均具 有較好的抗溫穩(wěn)定性。此外，本發(fā)明提供的主乳化劑的合成原料來(lái)源廣泛且便宜，無(wú)熒光， 對(duì)環(huán)境無(wú)害，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0017] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0019] 本發(fā)明提供的主乳化劑含有酰胺類(lèi)化合物和脂肪酸類(lèi)化合物，所述酰胺類(lèi)化合物 含有至少一個(gè)酰胺基團(tuán)、至少一個(gè)不飽和雙鍵以及至少一個(gè)包括14-30個(gè)碳原子的烴基， 所述脂肪酸類(lèi)化合物包括20-80個(gè)碳原子。優(yōu)選地，所述酰胺類(lèi)化合物含有至少一個(gè)酰胺 基團(tuán)以及至少一個(gè)帶有不飽和雙鍵且包括14-20個(gè)碳原子的烴基，所述脂肪酸類(lèi)化合物包 括25-50個(gè)碳原子。
[0020] 本發(fā)明對(duì)所述主乳化劑中各組分的含量沒(méi)有特別地限定，但為了獲得更為優(yōu)異的 乳化效果，優(yōu)選地，以所述主乳化劑的總重量為基準(zhǔn)，所述酰胺類(lèi)化合物的含量為60-90重 量％，所述脂肪酸類(lèi)化合物的含量為10-40重量％ ;更優(yōu)選地，以所述主乳化劑的總重量為 基準(zhǔn)，所述酰胺類(lèi)化合物的含量為70-85重量％，所述脂肪酸類(lèi)化合物的含量為15-30重 量％。
[0021] 如上所述，所述酰胺類(lèi)化合物含有至少一個(gè)酰胺基團(tuán)、至少一個(gè)不飽和雙鍵以及 至少一個(gè)包括14-30個(gè)碳原子的烴基。優(yōu)選地，除了上述基團(tuán)之外，所述酰胺類(lèi)化合物還含 有至少一個(gè)仲胺基團(tuán)，在本發(fā)明中，所述仲胺基團(tuán)不包括酰胺基團(tuán)中的仲胺。更優(yōu)選地，所 述酰胺類(lèi)化合物的至少一個(gè)不飽和雙鍵存在于包括14-30個(gè)碳原子的烴基中。
[0022] 所述酰胺類(lèi)化合物可以通過(guò)商購(gòu)得到，也可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種方 法制備得到。優(yōu)選地，所述酰胺類(lèi)化合物按照以下方法制備得到：將多胺化合物和第一不飽 和脂肪酸進(jìn)行第一酰胺化反應(yīng)，然后將所述第一酰胺化反應(yīng)的產(chǎn)物與酸酐和/或多元羧酸 進(jìn)行第二酰胺化反應(yīng)，且在所述酰胺類(lèi)化合物的制備過(guò)程中，以伯胺基團(tuán)計(jì)的多胺化合物 的用量與以羧酸基團(tuán)計(jì)的第一不飽和脂肪酸的用量的摩爾比為（1. 8-2. 2) :1，以伯胺基團(tuán) 計(jì)的多胺化合物的用量與以酸酐基團(tuán)計(jì)的酸酐和以羧酸基團(tuán)計(jì)的多元羧酸的總用量的摩 爾比為（1. 8-2. 2) : 1，所述第一不飽和脂肪酸含有至少一個(gè)不飽和雙鍵且包括14-30個(gè)碳 原子。
[0023] 所述多胺化合物是指包括至少兩個(gè)伯胺基團(tuán)的化合物。優(yōu)選地，所述多胺化合物 除了含有至少兩個(gè)伯胺基團(tuán)之外，還含有至少一個(gè)仲胺基團(tuán)。從原料易得性的角度考慮，所 述多胺化合物優(yōu)選為乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺和間苯二胺中的至少一種。
[0024] 在所述酰胺類(lèi)化合物的上述制備過(guò)程中，多胺化合物與第一不飽和脂肪酸以及酸 酐和/或多元羧酸進(jìn)行酰胺化反應(yīng)而生成至少一個(gè)酰胺鍵，而第一不飽和脂肪酸提供至少 一個(gè)不飽和雙鍵和包括14-30個(gè)碳原子的烴基，使得到的酰胺類(lèi)化合物含有至少一個(gè)酰胺 基團(tuán)以及帶有至少一個(gè)不飽和雙鍵且包括14-30個(gè)碳原子的烴基。
[0025] 所述第一不飽和脂肪酸可以為現(xiàn)有的各種帶有至少一個(gè)不飽和雙鍵且包括 14-30個(gè)碳原子、優(yōu)選包括14-20個(gè)碳原子的脂肪酸，從原料易得性的角度考慮，所述第一 不飽和脂肪酸優(yōu)選為棕櫚酸、亞油酸和油酸中的至少一種。所述酸酐的種類(lèi)也可以為本 領(lǐng)域的常規(guī)選擇，從原料易得性的角度考慮，所述酸酐優(yōu)選為醋酸酐、順式-3, 6-內(nèi)亞甲 基-1，2, 3, 6-四氫鄰苯二甲酸酐（納迪克酸酐）、甲基納迪克酸酐、丁二酸酐和馬來(lái)酸酐中 的至少一種。所述多元羧酸的種類(lèi)也可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，從原料易得性的角度考慮， 所述多元羧酸優(yōu)選為丙二酸、乙二酸、丁二酸、丙三羧酸和2-羥基丙烷-1，2, 3-三羧酸中的 至少一種。
[0026] 本發(fā)明對(duì)所述第一酰胺化反應(yīng)和第二酰胺化反應(yīng)的條件均沒(méi)有特別地限定。例 如，第一酰胺化反應(yīng)的條件通常包括反應(yīng)溫度可以為220-230°C，pH值可以為7-9,反應(yīng)時(shí) 間可以為3-5小時(shí)；第二酰胺化反應(yīng)的條件通常包括反應(yīng)溫度可以為75-90°C，pH值可以為 7-9,反應(yīng)時(shí)間可以為6-10小時(shí)。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述酰胺類(lèi)化合物按照以下方式制備得到：在 常溫下，將多胺化合物和第一不