一种油基钻井液用降粘剂及其制备方法与流程

1.本发明属于油气钻探技术领域，尤其涉及一种油基钻井液用降粘剂及其制备方法。

背景技术：

2.油基钻井液因为其良好的井壁稳定性能、润滑性能和储层保护性能，为国内外油气田所广泛使用，尤其近年来国内页岩气开发，考虑到井壁稳定问题大多使用油基钻井液作业。但是在油基钻井液的现场使用过程中，由于有害固相的不断累积，会导致油基钻井液变得越来越粘稠，最终无法正常使用。
3.针对油基钻井液增稠问题，目前油田主要采取两种方式来进行处理。第一种方式是采用新浆稀释方式，即配置稀的油基钻井液新浆，用新浆稀释粘稠的老浆，这种方式因为需要配置新浆，而且在新老浆混合后还需要补充大量处理剂材料才能达到设计性能参数要求，因此会大大增大成本。第二种方式是将老浆拖到专门的回收处理中心，通过技术手段对稠浆进行固液分离，分离出的固相通过后处理实现环保达标排放，分离出的液相则拉回现场作为液相重复利用，老浆的处理也会增加成本，同时处理老浆产生的废浆、废液、废渣仍会带来环保问题。
4.另外，公开号为cn112358857a的中国专利文献还公开了一种油基钻井液降粘剂，其包括如下重量份的组分：溶剂油50-100份、表面活性剂5-50份、渗透剂1-20份、稳定剂1-10份。该降粘剂能够显著降低油基钻井液的粘度和切力，提高油基钻井液的流动性，降低循环泵压，实现油基钻井液的循环利用；而且抗高温性能优良，成本低廉，经济价值高。但该降粘剂仅仅是几种组成的简单混合，其实质上是一种复合制剂。并且，其组分中包括甲苯，而甲苯为有害物质，将对环境造成污染。此外，该降粘剂在高温下粘度降低率有一定幅度的降低，导致其抗温性较差。
5.综上所述，为了有效解决现有技术中存在的技术问题，迫切需要一种能够有效降低油基钻井液粘切的油基钻井液用降粘剂产品。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种油基钻井液用降粘剂及其制备方法，使用本发明所述降粘剂能够有效降低油基钻井液体系的粘切，有利于延长油基钻井液的使用寿命并降低综合成本，同时也有利于减少废浆、废液、废渣的排放保护环境。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种油基钻井液用降粘剂，其特征在于，包括以下质量份数的组分：有机酸25～40份，氨基苯酚10～30份，环氧单体5～10份，溶剂油40份。
8.所述有机酸是环烷酸、茶油油酸、肉桂酸、棕榈油酸、椰子油酸中的一种或按任意比例混合的几种。
9.所述氨基苯酚是对氨基苯酚、邻氨基苯酚中的一种或按任意比例混合的两种。
10.所述环氧单体是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的一种或按任意比例混合的几种。
11.所述溶剂油为工业级白油，是3#白油、5#白油中的一种或按任意比例混合的两种。
12.一种制备油基钻井液用降粘剂的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：取有机酸、氨基苯酚和苯加入反应釜中，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时；本步骤的作用是将反应单体混合、稀释、溶解、分散，同时清除掉游离的氧，苯用于溶解、稀释和分散单体及吸收反应热量和散热。
13.步骤2：先将步骤1得到的混合物升温至80℃～90℃，反应2～3小时，再升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯；本步骤的作用是让有机酸和氨基苯酚在高温条件下通过酰胺化反应生成具有亲油性长碳链和抗温苯环的中间产物，高温用于加快反应速度同时蒸发出反应产物水和蒸发掉多余的溶剂苯。
14.步骤3：将步骤2得到的混合物冷却至室温，再将质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入到反应釜中，充分混合后真空脱水，氮气置换；本步骤的作用是用碱液中和混合物同时提供碱性环境，通过脱水和氮气置换清除掉水分和提供惰性气体反应环境。
15.步骤4：将步骤3得到的混合物升温至140℃～160℃，再将环氧单体注入反应釜中，控制反应时间4～8小时；本步骤的作用是使步骤2中反应得到的酰胺化反应产物与环氧单体进行烷基化反应生成含有具有吸附基团醚键的产物。
16.步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入溶剂油，混合搅拌均匀，得到油基钻井液用降粘剂。本步骤的作用是在一定温度下用白油溶解稀释反应产物，得到便于运输、存储、使用的油基钻井液用降粘剂产品形式。
17.步骤1中，苯的加入量为50份。
18.步骤2中，氢氧化钠水溶液的加入量为0.2份。
19.步骤4中，环氧单体通过管道注入反应釜中，注入速度为每小时5份。
20.步骤4中，将环氧单体注入反应釜中后，维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa的条件进行反应。
21.采用本发明的优点在于：1、本发明的降粘剂包括有机酸25～40份，氨基苯酚10～30份，环氧单体5～10份，溶剂油40份，实质上本发明是有机酸、氨基苯酚、环氧单体三种单体通过合成活度的一种单一的合成反应产物，其不论是组成配比，还是最终产物与公开号cn112358857a都是完全不同的。且本发明的组分中不含有毒物质，其环保性更佳，更便于推广应用。此外，本发明在150℃的高温老化条件下降粘效果稳定，其抗温性更佳。综合而言，使用本发明所述降粘剂就能够有效降低油基钻井液体系的粘切，不仅有利于延长油基钻井液的使用寿命并降低综合成本，还有利于减少废浆、废液、废渣的排放保护环境。
22.2、本发明中有机酸是环烷酸、茶油油酸、肉桂酸、棕榈油酸、椰子油酸中的一种或按任意比例混合的几种。使用的有机酸具备来源广、原料易得、价格低、成本可控、分子中亲油碳链链条链长合适等优点，若使用其他有机酸，将因分子链长度和空间结构的差异影响反应产物的吸附和分散性能。
23.3、本发明中的氨基苯酚是对氨基苯酚、邻氨基苯酚中的一种或按任意比例混合的
两种。采用氨基苯酚和/或邻氨基苯酚的优点在于能够提供刚性基团苯环以提高产物的抗温性。
24.4、本发明中的环氧单体是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的一种或按任意比例混合的几种，具优来说环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷在体系中能够提供醚键从而有利于在亲水介质表面的吸附。若采用其他环氧单体，将因分子量更大、分子结构更加复杂而影响醚键的数量和产率。
25.5、本发明中的溶剂油为工业级白油，是3#白油、5#白油中的一种或按任意比例混合的两种。本发明中的溶剂油用于稀释降粘，具有价廉易得、环保无毒安全的优点。若使用其他规格型号的白油，将因白油粘度较大而不利于产品混合稀释、储存、使用。
26.6、本发明的制备方法中采用了乳液共聚的方法，其包含如下步骤：有机酸、氨基苯酚、环氧单体的酰胺化反应和烷基化反应来制备油基钻井液用降粘剂，其中有机酸提供亲油基团保障产物在油基钻井液的油相中更好地溶解和分散，同时亲油基团和链条的存在会使得油基钻井液降粘剂更好的吸附在沥青质等亲油表面阻碍亲油固相的聚集、粘结、粘附从而降低空间摩阻和空间结构力，进而降低粘度和切力；氨基苯酚提供刚性基团提供反应产物的抗温性和高温稳定性；环氧单体提供反应产物分子链中的醚键以利于油基钻井液降粘剂更好的吸附在亲水的固相物质如岩屑表面，阻碍亲水固相物质在油基钻井液中的聚集、粘结、粘附，从而降低空间摩阻和空间结构力，进而降低粘度和切力。
27.7、本发明用于油基钻井液钻井作业和老浆处理过程中的体系降粘切，使用本发明的降粘剂后，降粘切效率高，对油基钻井液的塑性粘度和动切力有明显降低，不会影响油基钻井液的电稳定性，且现场添加使用方便。
具体实施方式
28.本发明提供了一种油基钻井液用降粘剂，其包括以下质量份数的组分：有机酸25～40份，氨基苯酚10～30份，环氧单体5～10份，溶剂油40份。
29.所述有机酸是环烷酸、茶油油酸、肉桂酸、棕榈油酸、椰子油酸中的一种或按任意比例混合的几种。
30.所述氨基苯酚是对氨基苯酚、邻氨基苯酚中的一种或按任意比例混合的两种。
31.所述环氧单体是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的一种或按任意比例混合的几种。
32.所述溶剂油为工业级白油，是3#白油、5#白油中的一种或按任意比例混合的两种。
33.另外，本发明还提供了一种制备上述油基钻井液用降粘剂的方法，其包括以下步骤：步骤1：取有机酸、氨基苯酚和苯加入反应釜中，苯的加入量为50份，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时。
34.步骤2：先将步骤1得到的混合物升温至80℃～90℃，反应2～3小时，再升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯。
35.步骤3：将步骤2得到的混合物冷却至室温，再将0.2份质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入到反应釜中，充分混合后真空脱水，氮气置换。
36.步骤4：将步骤3得到的混合物升温至140℃～160℃，再通过管道按每小时5份的速
度将环氧单体缓慢注入反应釜中，严格控制该注入速度，然后维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa的条件进行反应，控制反应时间4～8小时。
37.步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入溶剂油，混合搅拌均匀，得到油基钻井液用降粘剂。
38.下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
39.实施例1本实施例提供了一种油基钻井液用降粘剂，其包括以下质量份数的组分：有机酸25份，对氨基苯酚30份，环氧单体6份，溶剂油40份。
40.其中，所述有机酸是环烷酸，所述氨基苯酚是对氨基苯酚，所述环氧单体是环氧乙烷，所述溶剂油是3#白油。
41.另外，本实施例还提供了一种制备上述油基钻井液用降粘剂的方法，其包括以下步骤：步骤1：取25g环烷酸、30g对氨基苯酚、50g苯加入反应釜中，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时。
42.步骤2：升温至80℃～90℃，反应2～3小时，升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯。
43.步骤3：冷却至室温，将0.2g质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入反应釜内，充分混合后真空脱水，氮气置换。
44.步骤4：升温至140℃～160℃，将6g环氧乙烷通过管道缓慢注入反应釜中，严格控制注入速度，维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa，控制反应时间4～8小时。
45.步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入40g 3#白油，混合搅拌均匀，即为油基钻井液降粘剂。
46.实施例2本实施例提供了一种油基钻井液用降粘剂，其包括以下质量份数的组分：有机酸30份，对氨基苯酚27份，环氧单体5份，溶剂油40份。
47.其中，所述有机酸是茶油油酸，所述氨基苯酚是对氨基苯酚，所述环氧单体是环氧乙烷，所述溶剂油是3#白油。
48.另外，本实施例还提供了一种制备上述油基钻井液用降粘剂的方法，其包括以下步骤：步骤1：取30g茶油油酸、27g对氨基苯酚、50g苯加入反应釜中，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时。
49.步骤2：升温至80℃～90℃，反应2～3小时，升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯。
50.步骤3：冷却至室温，将0.2g质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入反应釜内，充分混合后真空脱水，氮气置换。
51.步骤4：升温至140℃～160℃，将5g环氧乙烷通过管道缓慢注入反应釜中，严格控制注入速度，维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa，控制反应时间4～8小时。
52.步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入40g 3#白油，混合搅拌均匀，即为油基钻井液降粘剂。
53.实施例3本实施例提供了一种油基钻井液用降粘剂，其包括以下质量份数的组分：有机酸33份，对氨基苯酚26份，环氧单体7.6份，溶剂油40份。
54.其中，所述有机酸是肉桂酸，所述氨基苯酚是对氨基苯酚，所述环氧单体是环氧丙烷，所述溶剂油是3#白油。
55.另外，本实施例还提供了一种制备上述油基钻井液用降粘剂的方法，其包括以下步骤：步骤1：取33g肉桂酸、26g对氨基苯酚、50g苯加入反应釜中，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时。
56.步骤2：升温至80℃～90℃，反应2～3小时，升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯。
57.步骤3：冷却至室温，将0.2g质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入反应釜内，充分混合后真空脱水，氮气置换。
58.步骤4：升温至140℃～160℃，将7.6g环氧丙烷通过管道缓慢注入反应釜中，严格控制注入速度，维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa，控制反应时间4～8小时。
59.步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入40g 3#白油，混合搅拌均匀，即为油基钻井液降粘剂。
60.实施例4本实施例提供了一种油基钻井液用降粘剂，其包括以下质量份数的组分：有机酸37份，氨基苯酚20份，环氧单体8份，溶剂油40份。
61.其中，所述有机酸是棕榈油酸，所述氨基苯酚是邻氨基苯酚，所述环氧单体是环氧丙烷，所述溶剂油是3#白油。
62.另外，本实施例还提供了一种制备上述油基钻井液用降粘剂的方法，其包括以下步骤：步骤1：取37g棕榈油酸、20g邻氨基苯酚、50g苯加入反应釜中，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时。
63.步骤2：升温至80℃～90℃，反应2～3小时，升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯。
64.步骤3：冷却至室温，将0.2g质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入反应釜内，充分混合后真空脱水，氮气置换。
65.步骤4：升温至140℃～160℃，将8g环氧丙烷通过管道缓慢注入反应釜中，严格控制注入速度，维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa，控制反应时间4～8小时。
66.步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入40g 3#白油，混合搅拌均匀，即为油基钻井液降粘剂。
67.实施例5
本实施例提供了一种油基钻井液用降粘剂，其包括以下质量份数的组分：有机酸38份，氨基苯酚15份，环氧单体9份，溶剂油40份。
68.其中，所述有机酸是椰子油酸，所述氨基苯酚是邻氨基苯酚，所述环氧单体是环氧丁烷，所述溶剂油是3#白油。
69.另外，本实施例还提供了一种制备上述油基钻井液用降粘剂的方法，其包括以下步骤：步骤1：取38g椰子油酸、15g邻氨基苯酚、50g苯加入反应釜中，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时。
70.步骤2：升温至80℃～90℃，反应2～3小时，升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯。
71.步骤3：冷却至室温，将0.2g质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入反应釜内，充分混合后真空脱水，氮气置换。
72.步骤4：升温至140℃～160℃，将9g环氧丁烷通过管道缓慢注入反应釜中，严格控制注入速度，维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa，控制反应时间4～8小时。
73.步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入40g 3#白油，混合搅拌均匀，即为油基钻井液降粘剂。
74.实施例6本实施例提供了一种油基钻井液用降粘剂，其包括以下质量份数的组分：有机酸40份，氨基苯酚10份，环氧单体10份，溶剂油40份。
75.其中，所述有机酸是棕榈油酸，所述氨基苯酚是邻氨基苯酚，所述环氧单体是环氧丁烷，所述溶剂油是5#白油。
76.另外，本实施例还提供了一种制备上述油基钻井液用降粘剂的方法，其包括以下步骤：步骤1：取40g棕榈油酸、10g邻氨基苯酚、50g苯加入反应釜中，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时。
77.步骤2：升温至80℃～90℃，反应2～3小时，升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯。
78.步骤3：冷却至室温，将0.2g质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入反应釜内，充分混合后真空脱水，氮气置换。
79.步骤4：升温至140℃～160℃，将10g环氧丁烷通过管道缓慢注入反应釜中，严格控制注入速度，维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa，控制反应时间4～8小时。
80.步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入40g 5#白油，混合搅拌均匀，即为油基钻井液降粘剂。
81.对比例1与实施例1的区别仅在于，本对比例不加入有机酸。
82.对比例2与实施例1的区别仅在于，本对比例不加入环氧单体。
83.对比例3与实施例1的区别仅在于，本对比例不加入氨基苯酚。
84.下面单独配制油基钻井液对本发明所述降粘剂及对比例所述降粘剂进行评价，如下：1、配置油基钻井液：将油基钻井液用降粘剂加入油基钻井液体系中，用高速搅拌机充分搅拌混合均匀获得评价钻井液样品，在150℃高温条件下老化48h后，测定油基钻井液的塑性粘度pv、动切力yp和电稳定性参数破乳电压es。
85.2、油基钻井液用降粘剂产品评价用仪器设备：所用到的测试仪器包括精密电子秤（精度0.01g）、znn-d6型六速旋转粘度计（青岛奥斯特石油科技有限公司）、gjss-b12k型变频高速搅拌机（青岛奥斯特石油科技有限公司）、xgrl-4a数显式滚子加热炉（青岛奥斯特石油科技有限公司）、fann破乳电压测定仪（fann instrument company）。
86.3、油基钻井液配方：3#白油270ml，28%氯化钙盐水30ml，有机土mogel 9g，主乳化剂moemul-s 9g，辅乳化剂momocat-s 6g，降滤失剂motex 30g，氧化钙（分析纯）9g，一级钠般土 150g，重晶石（工业级）800g。
87.4、油基钻井液制备方法如下：（1）在3#白油中加入主乳化剂moemul-s和辅乳化剂momocat-s，以10000 r/min的转速混合5min，再加入28%氯化钙盐水，搅拌30min，再加入有机土，搅拌10 min，再加入降滤失剂motex和氧化钙，搅拌20min，再加入重晶石搅拌30min，再加入一级钠般土，搅拌30min，即可得到油基钻井液原浆。
88.（2）将步骤（1）得到的油基钻井液原浆在150℃温度条件下热滚48 h，再以10000 r/min的转速搅拌20min，即可获得油基钻井液基浆。
89.（3）将15g油基钻井液用降粘剂加入步骤（1）得到的油基钻井液原浆中，搅拌30 min，再在150℃温度条件下热滚48 h，然后以10000 r/min的转速搅拌20 min，即可得到油基钻井液样品浆。
90.5、对实施例1-6和对比例1-3提供的油基钻井液进行性能测试，评价方法如下：油基钻井液性能流变性能评价实验步骤：将油基钻井液用水浴锅升温至50℃，用六速旋粘度计测定油基钻井液50℃温度条件下的流变参数，计算得到如下表所述的塑性粘度和动切力参数。
91.油基钻井液电稳定性能评价实验步骤：将油基钻井液用水浴锅升温至50℃，用fann式破乳电压仪测定油基钻井液50℃温度条件下的电稳定性，记录测定得到如下表所述的破乳电压值参数。
92.根据上述实验数据显示：与空白油基钻井液相比，使用油基钻井液用降粘剂后，体系的塑性粘度和动切力明显下降，且对电稳定性影响不大。
93.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

技术特征：

1.一种油基钻井液用降粘剂，其特征在于，包括以下质量份数的组分：有机酸25～40份，氨基苯酚10～30份，环氧单体5～10份，溶剂油40份。2.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用降粘剂，其特征在于：所述有机酸是环烷酸、茶油油酸、肉桂酸、棕榈油酸、椰子油酸中的一种或按任意比例混合的几种。3.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用降粘剂，其特征在于：所述氨基苯酚是对氨基苯酚、邻氨基苯酚中的一种或按任意比例混合的两种。4.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用降粘剂，其特征在于：所述环氧单体是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的一种或按任意比例混合的几种。5.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用降粘剂，其特征在于：所述溶剂油为工业级白油，是3#白油、5#白油中的一种或按任意比例混合的两种。6.一种制备如权利要求1-5中任一项所述油基钻井液用降粘剂的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：取有机酸、氨基苯酚和苯加入反应釜中，混合均匀，搅拌状态下用氮气置换反应釜内的空气1～2小时；步骤2：先将步骤1得到的混合物升温至80℃～90℃，反应2～3小时，再升温至90℃～100℃，蒸出生成的水和苯；步骤3：将步骤2得到的混合物冷却至室温，再将质量分数为1%的氢氧化钠水溶液加入到反应釜中，充分混合后真空脱水，氮气置换；步骤4：将步骤3得到的混合物升温至140℃～160℃，再将环氧单体注入反应釜中，控制反应时间4～8小时；步骤5：到达反应时间后，冷却反应釜及物料温度至50℃～60℃，通过管道注入溶剂油，混合搅拌均匀，得到油基钻井液用降粘剂。7.根据权利要求6所述的一种制备油基钻井液用降粘剂的方法，其特征在于：步骤1中，苯的加入量为50份。8.根据权利要求6所述的一种制备油基钻井液用降粘剂的方法，其特征在于：步骤2中，氢氧化钠水溶液的加入量为0.2份。9.根据权利要求6所述的一种制备油基钻井液用降粘剂的方法，其特征在于：步骤4中，环氧单体通过管道注入反应釜中，注入速度为每小时5份。10.根据权利要求6所述的一种制备油基钻井液用降粘剂的方法，其特征在于：步骤4中，将环氧单体注入反应釜中后，维持反应釜温度140℃～160℃、压力0.3mpa～0.6mpa的条件进行反应。

技术总结

本发明公开了一种油基钻井液用降粘剂及其制备方法，属于油气钻探技术领域，特别地涉及油基钻井液体系的降粘。其中，所述的油基钻井液用降粘剂包括以下质量分数的组分：有机酸25～40份，氨基苯酚10～30份，环氧单体5～10份，溶剂油40份。使用本发明所述降粘剂能够有效降低油基钻井液体系的粘切，有利于延长油基钻井液的使用寿命并降低综合成本，同时也有利于减少废浆、废液、废渣的排放保护环境。废渣的排放保护环境。