[發(fā)明專利]改性殼聚糖作為頁巖抑制劑的應(yīng)用和抗溫環(huán)保型水基鉆井液的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610729687.1
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106367042B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣官澄;祁由榮;葛慶穎;張領(lǐng)宇;安玉秀;楊麗麗;賀垠博;史赫;史亞偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（北京）
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/20;C08B37/08
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11283
• 代理人: 劉淼,劉兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油工業(yè)的鉆井領(lǐng)域，具體地，涉及一種改性殼聚糖作為頁巖抑制劑的應(yīng)用和抗溫環(huán)保型水基鉆井液的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人類生活水平的提高，人類對能源的消費日益增長。傳統(tǒng)常規(guī)能源的開采難以滿足人們的消費需要。頁巖氣等非常規(guī)資源的勘探開發(fā)越來越重要。美國頁巖氣的商業(yè)化的開采，極大了帶動了全球的非常規(guī)能源的開采熱潮。近期，國內(nèi)也高度重視頁巖氣等非常規(guī)能源的開采。目前國外頁巖氣的開采約70％應(yīng)用油基鉆井液和30％應(yīng)用水基鉆井液，然后國內(nèi)幾乎全部應(yīng)用油基鉆井液。油基鉆井液的應(yīng)用存在嚴(yán)重環(huán)境污染問題。環(huán)境問題已經(jīng)引起各國的重視，油基鉆井液在未來的應(yīng)用有可能面臨被禁用的危險，因此水基鉆井液是未來鉆井液的發(fā)展方向。

頁巖是一種沉積巖、質(zhì)硬性脆、滲透率低、納微米孔隙發(fā)育豐富。頁巖氣大量富集于頁巖中。在鉆井過程中，一方面由于油氣層的黏土礦物發(fā)生水化膨脹、分散運移、溶蝕分散，從而對儲層造成不可修復(fù)的傷害；另一方面，鉆井液進(jìn)入油氣層將造成水鎖、乳化、潤濕反轉(zhuǎn)和化學(xué)沉淀。針對頁巖的成藏特征，傳統(tǒng)的開采方式無法滿足頁巖氣的開采。頁巖氣的開發(fā)以淺層大位移井、叢式水平井布井為主。由于頁巖的納微米孔隙發(fā)育豐富，在長水平段鉆井過程，易于導(dǎo)致井漏、坍塌、縮徑、卡鉆等鉆井問題，井壁穩(wěn)定問題成為制約水基鉆井液發(fā)展的瓶頸。

對于水基鉆井液來說，保證頁巖的井壁穩(wěn)定關(guān)鍵在于提高鉆井液抑制能力。其中，抑制劑是首選的一種提高水基鉆井液的抑制能力的添加劑。目前，抑制劑有很多工業(yè)產(chǎn)品，國內(nèi)外使用的頁巖抑制劑大多數(shù)為聚胺類頁巖抑制劑，其具有抑制效果好、低毒、配伍性好，但其耐溫能力較差；而其他具有耐溫能力的頁巖抑制劑的頁巖抑制效果又較差，抑制時間較短，并且多為不易分解的聚合物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的頁巖抑制劑難以兼具良好的抑制效果和耐溫性能的缺陷，提供一種兼具良好的抑制效果和耐溫性能的且環(huán)保的改性殼聚糖作為頁巖抑制劑的應(yīng)用和抗溫環(huán)保型水基鉆井液的應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種改性殼聚糖作為鉆井液中的頁巖抑制劑的應(yīng)用，所述改性殼聚糖具有下式(1)所示的改性基團(tuán)：

式(1)

其中，R¹-R³各自獨立地選自C1-C8的烷基，R⁴選自未取代的或羥基取代的C1-C8的亞烷基。

本發(fā)明還提供一種水基鉆井液在油氣鉆井中的應(yīng)用，所述水基鉆井液含有改性殼聚糖作為頁巖抑制劑，所述改性殼聚糖具有下式(1)所示的改性基團(tuán)：

式(1)

其中，R¹-R³各自獨立地選自C1-C8的烷基，R⁴選自未取代的或羥基取代的C1-C8的亞烷基。

本發(fā)明將上述改性殼聚糖作為頁巖抑制劑應(yīng)用于油氣鉆井中，特別是頁巖氣鉆井中，能夠獲得優(yōu)良的抑制效果，且該改性殼聚糖具有良好的耐溫性能，能夠長時間地在較高的溫度下保持較高的抑制作用，并且該改性殼聚糖具有殼聚糖的可生物降解性，屬于環(huán)境友好型的頁巖抑制劑。因此，通過采用本發(fā)明的改性殼聚糖作為頁巖抑制劑能夠在高溫頁巖鉆井過程中能很好地抑制頁巖的水化分散、膨脹運移等，并且不會對環(huán)境造成污染。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。

本發(fā)明中，頁巖抑制劑是指鉆井過程中，在鉆遇頁巖層及粘土礦物含量較高的層段時，由于黏土本身易水化、膨脹、分散、運移的特性，常常造成鉆井過程中的井壁失穩(wěn)、坍塌等問題，而頁巖抑制劑就是通過靜電吸附與離子交換阻止頁巖及黏土礦物水化膨脹，防止井壁坍塌的化學(xué)試劑。

本發(fā)明提供一種改性殼聚糖作為鉆井液中的頁巖抑制劑的應(yīng)用，所述改性殼聚糖具有下式(1)所示的改性基團(tuán)：

式(1)

其中，R¹-R³各自獨立地選自C1-C8的烷基，R⁴選自未取代的或羥基取代的C1-C8的亞烷基。