用于低壓水敏地層的鉆井液及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種用于低壓水敏地層的鉆井液及其制備方法，適用于非常規(guī)的低壓 低滲、水敏性且水相活度差異大W及易造成固相損害地層油氣藏的鉆完井工藝。
【背景技術】
[0002] 隨著石油儲量的不斷減少且開采困難，世界各國紛紛加大了對復雜地層油氣資源 勘探開發(fā)的投入，開發(fā)新的油藏已經(jīng)成為當今各大石油公司發(fā)展的迫切要求。目前國內外 的油田，尤其是國內大油田相繼進入了開發(fā)后期，逐漸開始動用一些低壓低滲油藏、水敏性 且水相活度差異大W及固相損害嚴重的地層油氣藏的勘探開發(fā)。運些油氣藏的開采難度 大，對鉆井液密度要求高。為了防止鉆井液漏失W及保護油氣層，經(jīng)常需要鉆井液的密度低 于1.0g/cm3。目前滿足運一需要的體系都是W氣體、油相為密度減輕劑。充氣鉆井液或泡 沫鉆井液由于其存在諸多不足，并具有可壓縮性，脈沖信號衰減嚴重，鉆水平井、大位移井 需要使用MWD時限制了其使用。在低壓低滲儲層中，常規(guī)油基鉆井液中或多或少含乳化水， 乳化水滴的存在會導致儲層發(fā)生較為嚴重的水鎖。
[0003] 油基鉆井液具有較強的防塌抑制性、潤滑性和良好的儲層保護性能，尤其可滿足 強水敏及高溫、超高溫地層，或者需要鉆大位移特殊井及海上水平井等特殊轉鉆井需要。常 規(guī)的油基鉆井液一般為油包水乳化鉆井液，其中的水相常用氯化巧鹽水W平衡地層水活 度，防止水侵，油包水乳化鉆井液（水相含量為10%~40%)具有潤滑性能優(yōu)良、抑制性 強、井壁穩(wěn)定性和抗溫性能好等優(yōu)點，目前雖然得到廣泛應用，但仍存在一定不足，例如鉆 井液含有大量乳化水滴，塑性黏度高，影響機械鉆速，并造成儲層乳化液滴堵塞；為保持油 包水乳液的穩(wěn)定性，使用了大量乳化劑，會導致巖石表面由親水變?yōu)橛H油，造成儲層損害； 鉆井液水相活度很難通過隨時調節(jié)W平衡不同易塌地層中水的活度，因此不能確保各種易 塌地層不引起水化而使井壁失穩(wěn)等。因此不適合非常規(guī)的低壓低滲、水敏性強且水相活度 差異大W及易造成固相損害地層油氣藏的鉆完井工藝。而用于低壓水敏地層的鉆井液不含 水，乳化劑用量少，還無需考慮鉆井液水相活度與地層水活度的平衡問題，因而全油基鉆井 液除具有油包水乳化鉆井液的優(yōu)點外，還克服了上述不足?？捎糜谝姿貙?、鹽膏層，特別 是水相活度差異較大的地層，W及能量衰竭的低壓地層和海洋深水鉆井。
[0004] 目前針對運方面的研發(fā)，由于不能解決攜巖的問題，大多是含粘±的全油基鉆井 液，如CN101215461報道了一種全油合成基鉆井液，使用的乳化劑為長碳鏈脂肪酸酷胺、長 碳鏈烷基苯橫酸巧、聚締控簇酸醋中的一種或多種的混合物，盡管具有低毒、環(huán)保、對儲層 傷害小等優(yōu)點，但其含有有機±，易造成固相損害，并且制備成本高，限制了其推廣使用。偶 見無粘±的全油基鉆井液的報道，但其體系的抗水侵和鹽侵的能力較差，也限制了其推廣 使用。隨著現(xiàn)有油田儲量日益下降，并且新探區(qū)的開采會遇到各種復雜地層及環(huán)境，急需進 行滿足低壓低滲油藏、水敏性強且水相活度差異大W及固相損害嚴重的地層油氣藏勘探開 發(fā)的無粘±全油基鉆井液體系，本發(fā)明所述的正是運種情況下，適用于低壓水敏地層的鉆 井液。

【發(fā)明內容】
陽〇化]本發(fā)明所要解決的技術問題之一是現(xiàn)有技術中油基鉆井液中乳化液滴及有機± 顆粒造成非常規(guī)的低壓低滲、水敏性強且水相活度差異大W及易造成固相損害地層的損害 問題，提供一種用于低壓水敏地層的鉆井液可解決此問題，滿足此類地層油氣藏常規(guī)鉆井、 大位移特殊井、海上水平井等特殊需要。本發(fā)明所要解決的技術問題之二是提供一種與解 決技術問題之一相對應的用于低壓水敏地層的鉆井液的制備方法。
[0006] 為了解決上述技術問題之一，本發(fā)明采用的技術方案如下：
[0007] 一種用于低壓水敏地層的鉆井液，包括W下組分： 陽00引 （1) 100份的基油；
[0009] (2)包括主乳化劑和輔助乳化劑的復合乳化劑不少于0. 5份，W所含主乳化劑和 輔助乳化劑的質量計；
[0010] (3)0. 1~5份的增粘劑；
[0011] (4) 0. 5~5份的降濾失劑；
[0012] 其中，所述主乳化劑選自通式（I)所示結構中的至少一種，輔助乳化劑選自選自 式（II )所示結構烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸或簇酸鹽中的至少一種；W質量計，所述 主乳化劑與輔助乳化劑的比例滿足0 <輔助乳化劑：主乳化劑《1 ;
[0013]
[0014：
陽01引通式中，Ri為含C S~C 3。飽和或不飽和控基，R 2為氨或者R 3〔0, Rs為C S~C 3。飽和 或不飽和的控基，X = 1~10, y = 1~40, Z = O~40 ;M為選自巧、儀、領、鋒、侶、或鐵中 的任意一種離子，R'為Cs~C 2。的烷基，m = 0~10, n = 0~30, P取值范圍為1~3中 任意整數(shù)。
[0016] 上述技術方案中，所述復合乳化劑的加量，W所含主乳化劑和輔助乳化劑的質量 計，優(yōu)選為0. 5~5份；Ri、Rs優(yōu)選為C 11~C 23的飽和或不飽和控，或C 11~C 23的飽和控和不 飽和控的混合控基，Ri、R3更優(yōu)選為碳原子數(shù)為^ 、十立、十五、十屯、十九、二^ 的飽和 控或不飽和控基，或十一、十=、十五、十屯、十九、二十一的飽和控和不飽和控的混合控基； X優(yōu)選為2~6,更優(yōu)選為2或3巧優(yōu)選為1~20,更優(yōu)選為1~10 ;z優(yōu)選為0~30,更優(yōu) 選為0~20 ;M優(yōu)選為巧、儀、鋒或侶，更優(yōu)選方案為選自巧或鋒；m優(yōu)選為m = 1~5, n優(yōu) 選為n = 5~25, P優(yōu)選為1或2 ; W質量計，所述主乳化劑與輔助乳化劑的比例優(yōu)選為輔 助乳化劑：主乳化劑=1: (2~20)。
[0017] 上述技術方案中，基礎油優(yōu)選為白油、合成油、液體石蠟中的一種或一種W上的混 合物；增粘劑優(yōu)選為順下橡膠、下苯橡膠、乙丙橡膠、聚甲基丙締酸烷基醋中的一種或一種 W上的混合物；降濾失劑優(yōu)選為長鏈有機胺改性的腐植酸，鏈長優(yōu)選為。2、Cw、Cis;堿性物 質優(yōu)選為氧化巧粉末。
[0018] 上述技術方案中，所述輔助乳化劑的制備方法可W是本領域技術人員所熟知的任 意一種，可W是此前文獻公開的公知的制備方法中的一種。例如但不限定制備方法如下：
[0019] (1)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸的制備：
[0020] 將烷基酪和環(huán)氧乙燒、環(huán)氧丙烷按所需配比在反應溫度為85~160°C，壓力小于 0. SOMPa表壓條件下，堿性化合物為催化劑，反應得烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸；其中堿性 化合物為氧化巧、氨氧化巧、氧化儀等，烷基酪與環(huán)氧乙燒、環(huán)氧丙烷的摩爾比為1 : 1~ 30 : 1~50,催化劑用量為烷基酪質量的1. 0~8. 0% ;
[0021] (2)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸的制備：
[0022] 將步驟（1)所合成的烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸按所需配比與氯乙酸鋼、堿性化 合物混合，W甲苯或苯為溶劑，在反應溫度60~120°C，反應3~15小時，反應結束后經(jīng)后 處理得烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸。其中，堿性化合物為氨氧化鋼、氨氧化鐘等，烷基 酪聚氧乙締聚氧丙締酸、氯乙酸鋼和堿性化合物的摩爾比為1 : (1~4) : (1~5);
[0023] (3)烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸鹽的制備
[0024] 將步驟似所合成的烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸按所需配比和水、乙醇、堿 性化合物分別加入反應蓋中，在反應溫度為50~120°C，反應時間為0. 5~5小時，反應得 烷基酪聚氧乙締聚氧丙締酸簇酸鹽；其中堿性化合物為氨氧化巧、氧化巧等，烷基酪聚氧乙 締聚氧丙締酸簇酸與氨氧化物或氧化物的摩爾比為（1.5~3) : 1，水占反應總物料的質量 百分比為30~80%，乙醇占反應總物料的質量百分比為20~60%。
[0025] 本發(fā)明的技術關鍵是乳化劑的選擇，所有聚合物例如下苯橡膠、乙丙橡膠、聚甲基 丙締酸烷基醋都是本領域常用的物質，各種聚合物優(yōu)選為數(shù)均分子量1~1000萬，更優(yōu)選 為數(shù)均分子量1~100萬。聚甲基丙締酸烷基醋優(yōu)選聚甲基丙締酸~C IS烷基醋。
[00%] 本發(fā)明還可W包括本領域常用油基鉆井液助劑，例如潤濕劑、加重劑、殺菌劑等。
[0027] 上述技術方案中，所述用于低壓水敏地層的鉆井液更優(yōu)選不包括本領域技術人員 所熟知的油基鉆井液常用組分有機±。
[0028] 上述技術方案中，所述用于低壓水敏地層的鉆井液，W所含油相和水相體積總體 積計，更優(yōu)選包括0-10%的水。
[0029] 上述技術方案中，所述主乳化劑可W進一步優(yōu)選自（I)所示結構中的兩種W上的 混合物，可起到較好的協(xié)同作用。
[0030] 上述技術方案中，所述輔助乳化劑可W進一步優(yōu)選自（II )所示結構中的兩種W 上的混合物，可起到較好的協(xié)同作用。
[0031] 為解決上述技術問題之二，本發(fā)明所采用的技術方案如下：
[0032] 一種用于低壓水敏地層的鉆井液的制備方法，包括W下步驟： 陽的引 （a) RiCONH (邸2) XNR2CH2CH2OH (即脂肪酷基徑乙基二胺）的制備
[0034] 在堿性催化劑存在下RiCOOCHs (即脂肪酸甲醋）與畑2 (邸2),畑邸2邸2地（即徑乙基 二胺）在80~220°C的溫度下反應2~24小時，反應結束后優(yōu)選減壓蒸饋除去未反應的原 料和生成的甲醇得到所述脂肪酷基徑乙基二胺。其中，脂肪酸甲醋與徑乙基二胺的摩爾比 為優(yōu)選1:0. 1~6。所述的堿性催化劑優(yōu)選氨氧化鐘、氨氧化鋼；所述催化劑用量優(yōu)選占脂 肪酸甲醋質量的0.0 l~10%。 陽0對 化)RiCONH(CHz)XNRz(CHzCHzO)Y-(C肥C肥H3〇)zH(即脂肪酷基二胺聚氧締酸）的制 備：
[0036] 在堿性催化劑存在下