[發明專利]鉆井液用復合聚胺頁巖抑制劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201410345892.9
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104087271A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 張軍;李真偉;彭波;袁秋月;彭世祥;楊松;李佳汶;張龍軍
• 申請（專利權）人: 四川仁智油田技術服務股份有限公司
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08G65/26;C08F220/06;C08F226/02;C08F220/58;C08F220/56;C08F228/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本發明涉及油田化學領域，尤其是油田鉆井液用抑制劑領域，具體為鉆井液用復合聚胺頁巖抑制劑及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著石油勘探開發向深部地層發展，鉆井深度不斷增加，大斜度井及水平井數量逐漸增多；在鉆井的過程中，經常會鉆遇泥頁巖地層，而泥頁巖的水化膨脹、分散將導致鉆頭泥包、井壁失穩、縮徑卡鉆等一系列井下復雜情況的出現，嚴重影響鉆井周期，增加鉆井成本，甚至導致整口井報廢。

針對上述泥頁巖水化膨脹、分散的問題，人們在鉆井液中加入頁巖抑制劑，以達到抑制泥頁巖水化的目的。目前，常見的鉆井液用頁巖抑制劑主要包括無機鹽類抑制劑、瀝青類抑制劑、硅酸鹽類抑制劑、聚合醇類抑制劑和胺類抑制劑等。

然而，這些頁巖抑制劑均存在一些不足之處。無機鹽類抑制劑加量大，易引起鉆井液流變性的突變和失水的大幅增加。瀝青類鉆井液用頁巖抑制劑的抑制能力不強，并且容易污染環境。硅酸鹽類鉆井液用頁巖抑制劑會使鉆井液流變性難以控制。聚合醇類抑制劑對于強水敏性的泥頁巖無法抑制，且不抗溫。胺類抑制劑為近年來研究的熱點，但目前國內使用的胺類抑制劑普遍存在著抗溫性能不強，加入后易使鉆井液的失水大幅增加的問題。國外已開發出一種聚醚胺抑制劑，其具有較強的抑制性能，并且對鉆井液的失水影響較小，廣泛應用于高性能水基鉆井液中，然而這類聚醚胺需在高溫高壓下進行制備，生產過程繁瑣，不易實現工業化生產，并且由于其主鏈中存在醚鍵，抗溫性能不強，無法應用于深井和超深井中。

因此，迫切需要研究一種具備強抑制能力和抗高溫性能，同時易于工業化生產的鉆井液用頁巖抑制劑。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對國內現有的頁巖抑制劑存在的一些不足之處，以及國外使用的聚醚胺抑制劑需在高溫高壓下進行制備，生產過程繁瑣，不易實現工業化生產，抗溫性能不強，無法應用于深井和超深井中的問題，提供一種鉆井液用復合聚胺頁巖抑制劑及其制備方法。本發明的鉆井液用復合聚胺頁巖抑制劑能有效的抑制泥頁巖水化及膨潤土造漿，同時對鉆井液的失水性能無較大影響，能有效保持井壁穩定，防止縮徑等井下復雜情況的出現，保證鉆井順利進行。本發明的抑制力強，抗溫達180℃，對鉆井液的流變和失水影響小，配伍性好。同時，該鉆井液用復合聚胺頁巖抑制劑的制備方法操作簡單，無需后處理，可直接應用到鉆井液中，易于實現工業化批量生產，對于保證鉆井周期，降低鉆井成本，具有重要意義。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

鉆井液用復合聚胺頁巖抑制劑，包括胺基聚合物A、胺基聚合物B，所述胺基聚合物A、胺基聚合物B的重量比為3~6：7~4；

所述胺基聚合物A由如下重量份數比的原料制備而成：環氧氯丙烷12~27份、胺類化合物18~33份、引發劑0.5~2份、水40~70份；

所述胺基聚合物B由如下重量份數比的原料制備而成：乙烯基單體10~20份、陽離子單體20~35份、堿0~15份、引發劑0.5~2份、水40~70份；

所述胺類化合物為醇胺類化合物或多胺類化合物。

所述胺類化合物為二甲胺、三甲胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種。

所述乙烯基單體為丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸、烯丙基磺酸中的一種。

所述陽離子單體為二烯丙基二甲基氯化銨、烯丙基三甲基氯化銨中的一種。

所述引發劑是過硫酸鉀、過硫酸銨、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉中的一種或多種。

所述堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種。

前述鉆井液用復合聚胺頁巖抑制劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備胺基聚合物A：按配比稱取胺基聚合物A的各原料組分，將胺類化合物、部分水加入到第一反應釜中，再在攪拌條件下，向第一反應釜內緩慢滴加環氧氯丙烷，滴加完成后，將第一反應釜升溫至40~65℃，同時將引發劑與水混合，然后向第一反應釜內加入與水混合的引發劑，保溫攪拌4h，得胺基聚合物A；

（2）胺基聚合物B：按配比稱取胺基聚合物B的各原料組分，取部分水放入第二反應釜中，再向第二反應釜中加入乙烯基單體，充分攪拌至乙烯基單體溶解，再向第二反應釜中緩慢加入陽離子單體，攪拌溶解后，向第二反應釜內加堿調節第二反應釜內溶液的pH值至7~10，再將第二反應釜升溫至40~65℃，同時將引發劑與水混合，然后向第二反應釜內加入與水混合的引發劑，保溫攪拌4h，得胺基聚合物B；

（3）將步驟1制備的胺基聚合物A與步驟2制備的胺基聚合物B按比例混合，攪拌均勻，即得產品。