[發(fā)明專(zhuān)利]水基鉆井液用聚胺抑制劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510534350.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105086955B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 解洪祥;劉音;王紅科;趙福祥;趙鵬;喻化民;薛莉;韓秋玲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C09K8/035
• 分類(lèi)號(hào): C09K8/035;C08G73/02
• 代理公司: 天津才智專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司12108
• 代理人: 劉美甜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油、天然氣、煤層氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種水基鉆井液用聚胺抑制劑及其制備方法。

背景技術(shù)

鉆井是油氣資源勘探開(kāi)發(fā)的必要手段。在鉆井過(guò)程中，井壁失穩(wěn)問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，尤其是在泥頁(yè)巖地層，井壁垮塌問(wèn)題非常頻繁，據(jù)統(tǒng)計(jì)因泥頁(yè)巖導(dǎo)致的井壁失穩(wěn)問(wèn)題占井壁失穩(wěn)發(fā)生率的90％以上。所以，一直以來(lái)人們?cè)诓粩嗟膶ふ铱刂颇囗?yè)巖井壁失穩(wěn)的方法。

油基鉆井液是目前解決泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)問(wèn)題最可靠辦法，原因在于油基鉆井液不會(huì)引起井壁水化膨脹，國(guó)內(nèi)目前在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中應(yīng)用較為廣泛。但油基鉆井液成本高，環(huán)境污染較為嚴(yán)重，因此，很難廣泛應(yīng)用。水基鉆井液是應(yīng)用最廣泛的鉆井液體系，克服水基鉆井液易引起泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)問(wèn)題是石油領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)人員的研究目標(biāo)，目前在這方面的研究已初見(jiàn)成效。研究出的方法主要分為三種：(1)利用微納米封堵技術(shù)封堵硬脆性泥頁(yè)巖的孔隙裂縫，阻止鉆井液浸入；(2)利用活度理論，降低鉆井液水活度，實(shí)現(xiàn)地層水反滲透；(3)增強(qiáng)泥頁(yè)巖微觀結(jié)構(gòu)中的層間作用力，阻止水向泥頁(yè)巖層間插入。

胺基能與粘土結(jié)合，是增強(qiáng)頁(yè)巖層間作用力的有效官能團(tuán)。聚胺分子中具有很多活性胺點(diǎn)，有足夠長(zhǎng)的鏈橋接在黏土表面。在實(shí)際應(yīng)用中聚胺的頁(yè)巖抑制效果非常顯著，可有效改善水基鉆井液引起井壁失穩(wěn)問(wèn)題。目前已有多項(xiàng)關(guān)于聚胺抑制劑結(jié)構(gòu)或制備方法的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)，如CN201110334894.4、CN201110340245.5、CN201110356922.2、CN201110392249.8、CN201410345892.9，但是現(xiàn)有方法制得產(chǎn)品的頁(yè)巖抑制效果、耐高溫性能尚不能盡如人意。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于：提供一種水基鉆井液用聚胺抑制劑，其具有良好的頁(yè)巖抑制性，在180℃條件下能正常使用。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于：提供上述水基鉆井液用聚胺抑制劑的制備方法。

為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種水基鉆井液用聚胺抑制劑，其結(jié)構(gòu)式如下：

其中，n＝0，1，2，3，取決于選用的多胺基有機(jī)化合物；m＝100～200，代表聚胺的聚合度；R₁為-CH₃，-CH₂CH₃，或者-CH₂CH₂OH。

所述水基鉆井液用聚胺抑制劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將多胺基有機(jī)化合物與水按照質(zhì)量比1:1～4混合，在攪拌條件下緩慢加入環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)過(guò)程中放熱，控制反應(yīng)溫度為50～80℃；所述多胺基有機(jī)化合物與環(huán)氧氯丙烷的添加量的摩爾比為0.98～1.02；所述多胺基有機(jī)化合物指乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺；

2)待所述環(huán)氧氯丙烷加入完畢后，在70～80℃條件下反應(yīng)2～4h；

3)加入鏈增長(zhǎng)終止劑，在70～80℃條件下繼續(xù)反應(yīng)1～2h，冷卻至室溫，得到所述水基鉆井液用聚胺抑制劑；所述鏈增長(zhǎng)終止劑與多胺基有機(jī)化合物的摩爾比為1:5～20；

所述鏈增長(zhǎng)終止劑為二乙胺、二乙醇胺或者質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30～40％的二甲胺水溶液。

所述水基鉆井液用聚胺抑制劑的制備方法的化學(xué)反應(yīng)式如下：

其中，n＝0，1，2，3，取決于選用的多胺基有機(jī)化合物；m＝100～200，代表聚胺的聚合度；R₁為-CH₃，-CH₂CH₃，或者-CH₂CH₂OH。

進(jìn)一步，所述環(huán)氧氯丙烷的加入時(shí)間控制在30-60min。

優(yōu)選，制備所述水基鉆井液用聚胺抑制劑的反應(yīng)是在具有加熱、冷卻雙功能的反應(yīng)釜中進(jìn)行的。

采用上述方法制得的聚胺分子結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，分子中具有多個(gè)與粘土結(jié)合位點(diǎn)，即胺基、羥基，分子中的胺基基團(tuán)可進(jìn)入粘土層間或吸附粘土表面，形成多點(diǎn)吸附，牢牢的將粘土束縛住，分子中的羥基也可以通過(guò)氫鍵來(lái)增強(qiáng)聚胺抑制劑與粘土的作用。頁(yè)巖滾動(dòng)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，產(chǎn)品表現(xiàn)出優(yōu)越的抑制性能和抗溫性能，在加量為1％情況下，頁(yè)巖滾動(dòng)回收率大于90％，抗溫達(dá)180℃。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述。

實(shí)施例1