[发明专利]pH响应性无土相可逆乳化钻井液及其制备与逆转方法

说明书

本发明涉及钻井技术领域，具体涉及pH响应性无土相可逆乳化钻井液及其制备与逆转方法。该可逆乳化剂含有式(1)所示的化合物中的至少三种。本发明钻井液的逆转过程由酸、碱诱导，进行“油包水—水包油”或者“油包水—双连续乳化态”之间的逆转，逆转过程中体系的pH值保持在7‑8之间，酸性和碱性较为适中对钻具的腐蚀性小，同时逆转过程中pH值的波动微小，有利于体系的稳定。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，具体涉及pH响应性无土相可逆乳化钻井液及其制备与逆转方法。

背景技术

钻井液是钻井的血液，在钻井过程中，起着悬浮和携带岩屑、平衡地层压力和稳定井壁、冷却和润滑钻头钻具、传递水动力的作用，并尽可能减少对油气储层和生态环境的影响。

常用的钻井液主要包括水基钻井液和油基钻井液。水基钻井液易于清洗，但是容易引起页岩地层水化膨胀、卡钻、井壁失稳等问题，并且润滑性差、抗高温性差。与水基钻井液相比，油基钻井液在润滑防卡、抑制页岩水化膨胀、稳定井壁、抗高温抗污染等方面拥有显著优势，是应对复杂钻井环境和钻探非常油气藏的重要手段。但是，常规油基钻井液不易于清洗，导致完井和固井困难、含油钻屑污染等问题。

可逆钻井液是一种新型的油基钻井液，具有可逆特性，即：在钻井过程中以油基钻井液的形式存在，具有油基钻井液的钻井优势，而在钻井后可以经外源刺激诱导逆转为水基钻井液，从而便于清洗；而后再经一次外援刺激则又回转为油基钻井液，从而便于回收利用。可逆钻井液兼顾了油基钻井液和水基钻井液的优点。例如US5888944和US6218342提供了一种可逆钻井液及其逆转方法，该钻井液采用烷基胺类乳化剂作为乳化剂、有机土作为增粘剂，复配油、水、降滤失剂、加重剂等，形成W/O型油基钻井液，经盐酸等水溶性酸诱导体系从W/O型逆转为O/W型水基钻井液，再经氢氧化钠等碱性物质诱导回转为W/O型油基钻井液。

CN105385423A提供了一种烷基胺类乳化剂的制备方法及一种可逆钻井液，该钻井液采用烷基胺类乳化剂作为乳化剂、有机土作为增粘剂、卵磷脂作为润湿剂、氧化沥青作为降滤失剂、石灰石作为加重剂，复配油、水等形成W/O型油基钻井液，通过盐酸、氢氧化钠诱导体系进行W/O型油基钻井液与O/W型水基钻井液之间的逆转，并且强调在逆转过程中体系的pH值需要发生变化

CN106833556A提供了一种烷基胺类乳化剂的制备方法及一种可逆钻井液，该钻井液采用烷基胺类乳化剂作为乳化剂、有机土作为增粘剂、腐殖酸作为降滤失剂，复配油、水、醇类、氯化胆碱、氧化钙、加重材料形成W/O 型油基钻井液，该体系的逆转方法是通过盐酸、氢氧化钠改变体系的pH值从而诱导体系进行逆转。刘飞等采用有机胺改性纳米颗粒作为乳化剂、有机土作为增粘剂，再复配降滤失剂、润湿剂、重晶石等制备了一种可逆钻井液，该钻井液可通过盐酸诱导体系从W/O型油基钻井液逆转为O/W型水基钻井液。

可见，现有技术中可逆钻井液体系的组分较多，含乳化剂、润湿剂、有机土、降滤失剂等，均需有机土、降滤失剂分别起到调控流变性、滤失性的作用。然而，有机土的存在会降低机械钻速、损害储层渗透率。为了避免有机土的不利作用，近年来无土相油基钻井液体系被研发出来。例如， CN103788934A提供了一种无土相油基钻井液，该体系由油、水、乳化剂、降滤失剂、增黏剂、提切剂、碱度调节剂、重晶石组成，但是该体系不具备可逆特性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的含有机土的可逆钻井液在钻井过程中机械钻速低、对储层渗透率损害大的缺陷，提供一种pH响应性无土相可逆乳化钻井液及其制备与逆转方法。

本发明一方面提供一种可逆乳化剂，该可逆乳化剂含有式(1)所示的化合物中的至少三种，

式(1)

R选自C8-C22的饱和或不饱和烷基，R'和R”各自独立地选自H和C1-C3 的烷基；A'和A”各自独立地选自O和NH；1≤m+n≤5；