[发明专利]流型调节剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种流型调节剂及其制备方法与应用。该流型调节剂是通过包括聚苯胺和/或聚苯胺衍生物、多元醇胺、哌嗪衍生物、脂肪酸的原料组合物反应得到的。本发明还提供了上述流型调节剂的制备方法，其包括：将脂肪酸、多元醇胺和哌嗪衍生物混合，反应得到中间反应体系；向中间反应体系加入聚苯胺和/或聚苯胺衍生物，反应得到所述流型调节剂。本发明进一步提供了上述流型调节剂在油基钻井液中的应用。本发明还提供了一种油基钻井液，其包括上述流型调节剂。本发明提供的流型调节剂能够降低油基钻井液体系中有机土的用量以及对于低密度固相的容限，解决钻探水平井长水平段和高温深井过程中的重晶石沉降和携岩能力差等问题。

技术领域

本发明涉及钻井液技术领域，尤其涉及一种流型调节剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着现代钻井技术的发展，油基钻井液因其具有润滑性好、抑制性强、对地层伤害小等优良性能成为大斜度井、页岩气井、高温深井等复杂井钻探的重要手段。但其在高密度条件下的流变性调控难度大，常因为动切力较低，悬浮性差，导致井眼净化不良、在大斜度井段形成岩屑床等问题。

油基钻井液用流型调节剂能够显著提高油基钻井液的动切力，改善钻井液体系的流变性能。传统的油基钻井液用流型调节剂有聚酯、有机土和改性脂肪酸等，有机土在高温下易过度稠化，在提切的同时伴随着塑性黏度大，导致油基钻井液的粘度不好控制。在高密度油基钻井液中这一现象尤为明显，导致高密度油基钻井液过稠，严重影响体系的流变性，给后续的钻井施工带来一系列问题，例如起下钻不畅，钻井液黏钻杆，容易诱发井漏、开泵困难等。而聚酯和改性脂肪酸等现有聚合物类流型调节剂在高温下提切能力不足，形成的结构力难以满足悬浮加重剂的要求，不能解决高温高密度油基钻井液中存在的加重剂沉降问题和高温流变稳定性问题。因而，研制新型高效的流型调节剂具有极其重要的意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种流型调节剂及其制备方法与应用。该流型调节剂具有抗高温的特点、能够显著提高油基钻井液切力、改善油基钻井液流变性和悬浮稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种流型调节剂，其是通过包括聚苯胺和/或聚苯胺衍生物、多元醇胺、哌嗪衍生物和脂肪酸的原料组合物反应得到的，其中，所述脂肪酸、多元醇胺、哌嗪衍生物的摩尔比为(0.6-6)：(0.8-3)：1，所述聚苯胺和/或聚苯胺衍生物与脂肪酸的摩尔比为(0.2-1)：1。

在上述流型调节剂中，聚苯胺和/或聚苯胺衍生物、多元醇胺、哌嗪衍生物、脂肪酸反应生成大分子产物，即为流型调节剂。流型调节剂的大分子的分子结构中含有多个亲水活性点(如羟基、酰胺基)、亲油的活性点(如长链结构)，一方面提供了乳化和润湿功能，有助于提高体系的乳化稳定性，另一方面还可以通过氢键作用形成比表面积大的网络结构，并由分子结构中的长链结构以及具有抗温作用的苯环结构进一步通过缔合作用形成三维网络结构，大幅提高高温作用下钻井液体系中的固相与分散液滴(即油水乳化液滴)之间的连接程度，提高钻井液体系低剪切速率下的切力，更有利于固相悬浮，从而提高体系的高温悬浮稳定性。

在上述流型调节剂中，优选地，所述脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、油酸和二聚酸中的一种或两种以上的组合。

在上述流型调节剂中，优选地，所述多元醇胺包括氨基乙基乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、N-苄基乙醇胺、N-苯基乙醇胺和羟苯乙醇胺中的一种或两种以上的组合。

在上述流型调节剂中，优选地，所述哌嗪衍生物包括N-甲基哌嗪、N-氨乙基哌嗪、N,N-(氨乙基)哌嗪和N-羟乙基哌嗪中的一种或两种以上的组合。

在上述流型调节剂中，所述聚苯胺和/或聚苯胺衍生物的分子所含的胺基用于参与反应，所含的苯环用于提高流型调节剂的抗温性能。优选地，所述聚苯胺衍生物包括聚对苯二胺、聚甲氧基苯胺和聚丁基苯胺中的一种或两种以上的组合。