一種可實(shí)現(xiàn)多次相轉(zhuǎn)變的pH值調(diào)控的可逆乳狀液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)多次相轉(zhuǎn)變的pH值調(diào)控的可逆乳狀液，屬于油田化工及膠體化學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]乳狀液是一種多相分散體系，它是一種液體以極小的液滴形式分散在另一種與其不相混溶的液體中所構(gòu)成的。乳狀液分為油包水型乳狀液、水包油型乳狀液和多重乳狀液。不同類型的乳狀液具有不同的特點(diǎn)，在乳狀液使用的不同階段有時(shí)需要乳狀液有不同的性能特點(diǎn)?？赡嫒闋钜罕憧梢詽M足這個(gè)要求，可逆乳狀液可以通過改變外界條件，在水包油型乳狀液和油包水型乳狀液之間可逆轉(zhuǎn)化，通過實(shí)現(xiàn)在不同的階段在乳狀液不同類型之間的轉(zhuǎn)變，達(dá)到最佳的使用效果。
[0003]可逆乳狀液在鉆井液中的使用對鉆井液的發(fā)展具有重要的意義。在鉆井過程中，油基乳狀液具有良好的熱穩(wěn)定性、潤滑性、防塌抑制性和儲(chǔ)層保護(hù)性，性能明顯優(yōu)于水基鉆井液。但是在完井過程中，使用油基鉆井液又有濾餅清除難、水泥和地層之間的膠結(jié)強(qiáng)度弱、鉆肩表面的殘余油、鉆肩和廢泥漿難處理的問題，所以完井過程中使用水基鉆井液性能明顯優(yōu)于水基鉆井液?？赡嫒榛@井液通過控制體系的酸堿性，使鉆井液在鉆井、完井的不同階段中在油包水和水包油乳化鉆井液之間轉(zhuǎn)化，即在鉆井階段具有油基鉆井液的性能，而在完井階段及其后續(xù)操作中，通過添加水溶性酸，可變成水包油型乳狀液，將油基鉆井液和水基鉆井液的優(yōu)勢結(jié)合起來，達(dá)到理想的鉆完井效果。
[0004]2014年，張志行在《石油化工與應(yīng)用》第33卷第7期第92-94頁發(fā)表了名為“可逆乳狀液逆轉(zhuǎn)過程及其影響因素研究與分析”的文章，報(bào)道了使用醋酸作為PH調(diào)節(jié)劑的pH控制的可逆轉(zhuǎn)乳狀液，配方為5#白油+25 %的CaCl2溶液+6 %乳化劑，油水比為50: 50，乳化劑為聚氧乙烯脂肪胺(純度為99.5%，密度為0.916g/cm3)。
[0005]2013年，任妍君等在《石油鉆探技術(shù)》第41卷第04期第87-91頁發(fā)表了名為“基于乳狀液轉(zhuǎn)相技術(shù)的鉆井液新體系室內(nèi)研究”的文章，報(bào)道了PH值控制的可逆乳化液鉆井液體系，其主要配方為5#白油+25 % CaCl2溶液+1 %有機(jī)土+0.5 %石灰+4 %乳化劑+1 %潤濕劑，油水比為50:50。乳化劑為有機(jī)胺類表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)式為:Rx—NH—Ry—NH2(1 < x <3，12<y<22)。
[0006]以上方法所制備的可逆乳狀液，可以達(dá)到pH值控制轉(zhuǎn)相的目的，但是存在乳狀液穩(wěn)定性差、相轉(zhuǎn)變次數(shù)少等缺點(diǎn)，油包水-水包油型乳狀液之間轉(zhuǎn)變幾次之后，乳狀液就不能發(fā)生轉(zhuǎn)相，不能很好適應(yīng)油田鉆井完井作業(yè)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用表面活性劑、納米顆粒穩(wěn)定的可實(shí)現(xiàn)多次相轉(zhuǎn)變的PH值調(diào)控的可逆乳狀液，所述乳狀液穩(wěn)定性好。
[0008]本發(fā)明還提供所述可逆乳狀液的制備方法。
[0009]術(shù)語解釋:
[0010]本發(fā)明所述可實(shí)現(xiàn)多次相轉(zhuǎn)變，是指在制備好的可逆乳狀液中加入酸，乳狀液從W/Ο型轉(zhuǎn)變?yōu)棣?W型，再加入堿，乳狀液從Ο/W型轉(zhuǎn)變?yōu)閃/Ο型;再加入酸，又轉(zhuǎn)變?yōu)棣?W型，這樣在酸堿的作用下，發(fā)生多次轉(zhuǎn)相。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]—種可實(shí)現(xiàn)多次相轉(zhuǎn)變的pH值調(diào)控的可逆乳狀液，原料組成如下:
[0013]納米顆粒2-10重量份，
[0014]N，N-二 (2-輕乙基)酰胺 1-10重量份，
[0015]油相40-60體積份，
[0016]水相60-40體積份，且油相與水相的總體積為100體積份，所述重量份/體積份的單位為:g/mL或kg/L;
[0017]所述的納米顆粒優(yōu)選自納米二氧化娃或納米氧化鈦；
[0018]所述N，N-二( 2-羥乙基)酰胺優(yōu)選自N，N-二(2_羥乙基)月桂酰胺、N，N-二(2_羥乙基)椰油酰胺、N，N-二 (2-羥乙基)芥子基酰胺或N，N-二 (2-羥乙基)油酸酰胺。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的納米顆粒粒徑為30-200nm。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的油相是柴油、白油、正癸烷或正己烷。進(jìn)一步優(yōu)選所述的油相是0#柴油、5#白油、正癸烷或正己烷。
[0021 ]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的水相是水或質(zhì)量分?jǐn)?shù)30-40%的CaCl2水溶液。
[0022]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述可逆乳狀液，原料組成如下:
[0023]納米顆粒3-6重量份，N，N-二 (2_羥乙基)酰胺3_8重量份，油相50體積份，水相50體積份，所述重量份/體積份的單位為:g/mL或kg/L。
[0024]本發(fā)明所用原料均可市場購買，或按現(xiàn)有技術(shù)制備。本發(fā)明優(yōu)選提供以下N，N_二(2-羥乙基)酰胺的制備方法。
[0025 ] 所述N，N-二 (2-輕乙基)酰胺的合成方法，步驟如下:
[0026]帶有溫度計(jì)、攪拌器、冷凝管的三口燒瓶中，按摩爾比1:1加入二乙醇胺和月桂酸、椰子油、芥子酸或油酸之一，在140-170°C溫度下反應(yīng)l_2h后，抽真空，在真空度12?15kPa抽去反應(yīng)產(chǎn)生的水，繼續(xù)反應(yīng)3-5h，至無水分被抽出來，分別得到N，N-二(2-羥乙基)月桂酰胺、N，N-二(2-羥乙基)椰油酰胺、N，N-二 (2-羥乙基)芥子酸酰胺或N，N-二(2-羥乙基)油酸酰胺。即N，N-二 (2-羥乙基)酰胺。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，一種可實(shí)現(xiàn)多次相轉(zhuǎn)變的pH值調(diào)控的可逆乳狀液的制備方法，包括以下步驟:
[0028](I)將N，N-二(2-羥乙基)酰胺與油相混合后在10000-12000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌5-8min，分散均勾；
[0029](2)向步驟(I)制得的溶液中加入納米顆粒，常溫下超聲波振蕩1-2小時(shí)；
[0030](3)向步驟(2)的體系中加入水相，在10000-12000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌30-40min，形成W/Ο乳狀液。即為本發(fā)明所述的可逆乳狀液。
[0031 ] 一種可逆乳狀液的轉(zhuǎn)相方法，包括前述方法制備的W/Ο乳狀液，步驟如下:
[0032]向本發(fā)明制備的W/Ο乳狀液中加入鹽酸使pH值至6.0-6.8，在轉(zhuǎn)速為10000?12000r/min下攪拌5?1min，乳狀液轉(zhuǎn)變?yōu)棣?W型；繼續(xù)加入堿溶液使pH值至8.5-9.0，在轉(zhuǎn)速為10000?12000r/min下攪拌5?lOmin，乳狀液又轉(zhuǎn)變?yōu)閃/Ο型。
[0033]如此重復(fù)處理，使得乳狀液可在W/Ο型、Ο/W型之間多次轉(zhuǎn)變。
[0034]本發(fā)明的pH值調(diào)控的可逆乳狀液，所采用的N，N_二(2-羥乙基)酰胺是W/Ο型乳化劑，形成W/Ο乳狀液，通過添加水溶性酸，表面活性劑上的氨基-NH與氫離子反應(yīng)生成-NH2+，HLB值升高，變成Ο/W乳化劑，乳狀液轉(zhuǎn)相為Ο/W型乳狀液。接著加入堿，表面活性劑上的-NH2+又轉(zhuǎn)變成氨基-NH，變成Ο/W乳化劑，乳狀液又轉(zhuǎn)相為W/Ο型乳狀液。如此重復(fù)處理，乳狀液可在W/Ο型、Ο/W型之間多次轉(zhuǎn)變，本發(fā)明的乳狀液的轉(zhuǎn)相次數(shù)可以達(dá)到40次。
[0035]本發(fā)明的優(yōu)良效果:
[0036]1、本發(fā)明采用N，N_ 二 (2-羥乙基)酰胺和納米顆粒共同作為乳化劑，N，N_ 二 (2-羥乙基)酰胺帶有羥基，可與納米顆粒表面上的羥基形成氫鍵，牢固吸附在納米顆粒表面，提高了乳化性能。
[0037]2、本發(fā)明采用表面活性劑N，N_ 二 (2-羥乙基)酰胺、納米顆粒共同穩(wěn)定乳狀液，表面活性劑與納米顆粒協(xié)同作用，增加了乳狀液的穩(wěn)定性。
[0038]3、本發(fā)明的pH值調(diào)控的可逆乳狀液，可實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)轉(zhuǎn)相，轉(zhuǎn)相次數(shù)可達(dá)40次，在實(shí)際應(yīng)用中，提高了乳狀液的利用率。
[0039]4、本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)多次相轉(zhuǎn)變的pH值調(diào)控的可逆乳狀液，可用作油田鉆井液，鉆井階段是W/Ο型乳狀液，具有油基鉆井液的性能，而在完井階段及其后續(xù)操作中，通過添加水溶性酸，可變成Ο/W型乳狀液，將油基鉆井液和水基鉆井液的優(yōu)勢結(jié)合起來，達(dá)到理想的鉆完井效果。鉆完井結(jié)束后，加入喊，又轉(zhuǎn)變成w/o型乳狀液，可以重新用于新的鉆完井施工。
【附圖說明】
[0040]圖1是實(shí)施例8所制備的乳狀液轉(zhuǎn)相前后的照片，其中，a.轉(zhuǎn)相前，W/Ο型乳狀液；[0041 ] b.轉(zhuǎn)相后，Ο/W型乳狀液。
[0042]圖2是實(shí)施例8所制備的乳狀液在顯微鏡下放大1000倍的照片