[發(fā)明專利]一種聚胺頁(yè)巖抑制劑及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310530808.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104592955A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊超;魯嬌;陳楠;張志智;尹澤群;劉全杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號(hào): C09K8/035
• 分類號(hào): C09K8/035;C08G65/28
• 代理公司: 無(wú)
• 代理人: 無(wú)

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種聚胺頁(yè)巖抑制劑及其制備方法。

背景技術(shù)

????鉆井液是指油氣鉆井過(guò)程中，以其多種功能滿足鉆井需求的各種循環(huán)流體的總稱。鉆井液的功能主要有：攜帶和懸浮鉆屑；穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力；冷卻和潤(rùn)滑鉆頭、鉆具；傳遞水動(dòng)力。

隨著油氣勘探領(lǐng)域的發(fā)展，深井、超深井，海洋井及復(fù)雜地段井的出現(xiàn)，鉆井難度增加，對(duì)鉆井液體系的要求也愈來(lái)愈嚴(yán)格。特別是油氣鉆探過(guò)程中，鉆遇泥頁(yè)巖地層時(shí)，泥頁(yè)巖的水化膨脹、分散將導(dǎo)致井壁失穩(wěn)、鉆頭泥包和井眼凈化等一系列問(wèn)題。傳統(tǒng)的油基鉆井液，具備許多良好的性能，但其污染環(huán)境，應(yīng)用受到限制。以聚胺類為主頁(yè)巖抑制劑的高性能水基鉆井液以其環(huán)保、低成本、性能良好等特性成為世界各國(guó)石油研究者關(guān)注的研究熱點(diǎn)。

聚胺類聚合物作為主要的泥頁(yè)巖抑制劑，其作用機(jī)理為：通過(guò)胺基特有的吸附起作用，低分子胺像鉀離子一樣穿透黏土層，低濃度的胺類解吸附帶水化膜的可交換陽(yáng)離子，通過(guò)靜電吸附、氫鍵作用和偶極作用等將黏土片層束縛在一起，阻止水分子進(jìn)入，起到頁(yè)巖抑制的作用。

聚胺類頁(yè)巖抑制劑主要以大陽(yáng)離子、小陽(yáng)離子為主。大陽(yáng)離子是聚胺甲基丙烯酰胺類季銨鹽，用作粘土包被抑制劑；小陽(yáng)離子是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨。小陽(yáng)離子分子量小，帶有正電荷，易吸附于粘土表面，并進(jìn)入粘土層間，取代可交換陽(yáng)離子吸附于其中。而其吸附分子處的表面是含有碳?xì)浠鶊F(tuán)的憎水性表面，有利于阻止水分子進(jìn)入，故能有效地抑制粘土的水化膨脹及分散。

聚醚胺類抑制劑為美國(guó)MISWACO公司近年推出的ULTRADRIL^TM高抑制性水基鉆井液。它是Patel?等人研制開(kāi)發(fā)的不水解、完全水溶、低毒并與其它常用水基鉆井液添加劑配伍，其頁(yè)巖抑制性能優(yōu)于大小陽(yáng)離子聚合物。

中國(guó)專利CN?1069755A介紹了以大小陽(yáng)離子為頁(yè)巖抑制劑的鉆井液各類性能，大小陽(yáng)離子鉆井液體系頁(yè)巖抑制性能較好。美國(guó)專利US?7012043?B2介紹了聚醚胺類抑制劑，該類抑制劑顯示良好的泥頁(yè)巖抑制能力。大陽(yáng)離子主鏈結(jié)構(gòu)或支鏈與主鏈間以C-C鍵連接，支鏈部分含有C-N鍵；小陽(yáng)離子含C-C、C-N、-O-鍵。聚醚胺類抑制劑以C-C、-O-為主，鏈中或鏈端含有少量C-N鍵。聚醚胺類的強(qiáng)抑制性的根本原因在于其主鏈中或鏈端的少量多個(gè)胺基同時(shí)作用的結(jié)果，因此其束縛粘土水化膨脹的能力更強(qiáng)，表現(xiàn)出強(qiáng)抑制性。CN201110313847.1介紹了一種陽(yáng)離子聚胺頁(yè)巖抑制劑的制備方法，以端二胺、環(huán)醚、環(huán)氧氯丙烷為原料，經(jīng)聚合后制得。該頁(yè)巖抑制劑雖然抑制效果突出，但其與鉆井液體系的配伍性需要進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種聚胺類頁(yè)巖抑制劑及其制備方法。本發(fā)明的聚胺類頁(yè)巖抑制劑在具有優(yōu)越的泥頁(yè)巖抑制性能的同時(shí)，明顯提高了配伍性，且合成方法簡(jiǎn)單，成本低、無(wú)特殊氣味，環(huán)境友好。

一種聚胺類頁(yè)巖抑制劑的制備方法，包括如下內(nèi)容：

（1）在攪拌及50～90℃條件下向多乙烯多胺中加入環(huán)醚，多乙烯多胺與加入的環(huán)醚摩爾比為1：2～3，反應(yīng)時(shí)間為1～4h；優(yōu)選反應(yīng)溫度為65～75℃，多乙烯多胺與加入的環(huán)醚摩爾比為1：2～2.5，反應(yīng)時(shí)間為2～3h；

（2）將步驟（1）物料溫度升至70～110℃，優(yōu)選85～100℃，攪拌條件下加入環(huán)氧氯丙烷，環(huán)氧氯丙烷與多乙烯多胺的摩爾比為0.4～0.9:1，優(yōu)選0.5～0.8:1，反應(yīng)時(shí)間為?1～3h，優(yōu)選1.5～2h；

（3）向步驟（2）的物料中加入終止劑，終止劑與多乙烯多胺的摩爾比為1～2.5:1，優(yōu)選1～1.8:1，反應(yīng)時(shí)間為1～2h，優(yōu)選1～1.5h，反應(yīng)后制得聚胺類頁(yè)巖抑制劑。

本發(fā)明方法中所述的多乙烯多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺等。所述的環(huán)醚為環(huán)氧乙烷，環(huán)氧丙烷等。所述的終止劑可以為鹽酸、硫酸、硝酸、冰醋酸、檸檬酸、甲酸、乙酸；也可以為水，優(yōu)選后者。當(dāng)采用水作為終止劑時(shí)，通過(guò)聚合物中某些基團(tuán)的水解作用來(lái)終止反應(yīng)的進(jìn)行，能夠進(jìn)一步提高抑制劑的配伍性。

一種聚胺類頁(yè)巖抑制劑，采用上述方法制備，具有如下的結(jié)構(gòu)式：

其中，n為1～6的整數(shù)，n=1時(shí)，原料為二乙烯三胺，以此類推；m為0～1的整數(shù)，m=0時(shí)，原料為環(huán)氧乙烷，m=1時(shí)原料為環(huán)氧丙烷；k為小于15的整數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的聚胺頁(yè)巖抑制劑具有如下優(yōu)點(diǎn)：