[發明專利]一種聚醚多元醇頁巖抑制劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 201310418040.3
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN104449596B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 劉曉棟;馬永樂;馬學勤;張勇;劉建軍
• 申請（專利權）人: 天津中油渤星工程科技有限公司;中國石油天然氣集團公司;中國石油集團海洋工程有限公司
• 主分類號: C08G65/30
• 分類號: C08G65/30;C09K8/035;C09K8/24;C08G65/28
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 馬苗苗

本發明涉及一種聚醚多元醇頁巖抑制劑及其制備和應用，該頁巖抑制劑分子結構為式為RO?(CH₂CH₂O)_m(CH₂CH(CH₃)O)_nH，其中R=C_1?6的多羥基烷烴，m&n=1、2…20；m+n≥4，分子量在500～2000之間；制備工藝，以多元醇為起始劑，采用KOH作催化劑，加聚環氧乙烷（EO）和環氧丙烷（PO），反應后用酸中和、吸附劑吸附，用過濾機過濾，制成鉆井液用頁巖抑制劑聚醚多元醇；本聚醚多元醇頁巖抑制劑具有抑制粘土水化膨脹、穩定井壁、改善鉆井液潤滑性能、防止鉆頭泥包等多種作用，以及低毒、易生物降解，符合環保技術要求。

技術領域

本發明涉及一種油氣田鉆井液聚醚多元醇頁巖抑制劑及其制備方法。

背景技術

強水敏和強應力泥頁巖的穩定一直是鉆井液技術的難題，以往常采用油基鉆井液加以克服，然而在有些情況下使用油基鉆井液是有缺陷的，如油基鉆井液中芳烴的含量一般高達30-50%，尤其是多核芳烴占20%，具有很強的熒光性，影響地質錄井，而且這些芳烴組份對海洋生物會有很高的毒性，不能直接排入海中，特別是在鉆井液技術受到了環保政策及法律、法規限制的情況下，油基鉆井液的使用越來越受到限制，研究滿足鉆井工程技術和環境保護需要的水基鉆井液體系更顯的非常必要了。雖然水基鉆井液較油基鉆井液更符合環境要求，然而水基鉆井液的頁巖抑制性能和油基鉆井液相差甚遠，從技術上說，當鉆遇水敏性泥頁巖時，頁巖對水具有很強的親和性，頁巖吸附水后會使其膨脹并在巖石內發生化學變化而產生削弱地層的應力，因此可能導致井眼水化縮徑或井壁坍塌、掉塊，發生卡鉆、循環不暢等井下事故，此外，低劣的井眼質量可能會妨礙起下鉆、完井電測、下套管、固井等完井作業，嚴重影響鉆井速度。

在改善水基鉆井液對頁巖的抑制性能方面，國外自90年代初期，就采用低分子量結構簡單的多羥基醇，如：乙二醇、丙二醇、丙三醇等成功地解決了水敏性地層的泥頁巖膨脹問題和環境敏感性區域的鉆探問題，使我們對多羥基物質對泥頁巖的抑制機理有了初步的認識。隨后十年間，科研工作者對羥基、氫鍵在抑制頁巖水化分散中的作用進行了深入研究，在減少用量、提高鉆井液綜合性能思路的指導下，把關注的焦點移向與乙二醇、丙二醇具有相似化學結構的聚氧乙烯醇、聚氧丙烯醇，濁點效應的產生對于提高其在鉆井液中的頁巖抑制性能和潤滑性能使人們對此類物質的結構產生了濃厚的興趣，于是人們又把目光移向以多羥基醇為起始劑的環氧乙烷環氧丙烷共聚物，即低聚的聚氧乙烯醚和聚氧丙烯醚，簡稱聚醚多元醇，產品形式日益廣泛，鉆井液綜合性能如頁巖抑制性能、潤滑性能、防泥包性能、低生物毒性等各項指標也逐步提高，成為一類重要的水基鉆井液處理劑。

聚醚多元醇是端羥基的低聚物，是由丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇等多元醇為起始劑與環氧乙烷（EO）、環氧丙烷（PO）、環氧丁烷（BO）等在催化劑存在下經加聚反應制得。通過改變環氧烷加料方式（混合加或分開加）、加量比、加料次序等條件，生產出各種性能的聚醚多元醇。

聚醚多元醇在鉆井液中作為一種性能優異的鉆井液用頁巖抑制劑、水溶性潤滑劑、防泥包清潔劑，在國內外被廣泛應用于陸地、海洋鉆井、深井、大位移水平井及水敏性地層的鉆探。近年來，在替代油基鉆井液，解決環境敏感性問題；深水鉆井，改善鉆井液低溫流變性、抑制天然氣水合物生成；非常規能源鉆井，穩定井壁、保護儲層，都得到了良好的應用。