[發明專利]一種離子液體頁巖抑制劑

在審

• 申請號: 201611203321.7
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108239523A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 張志財;趙懷珍;慈國良
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

本發明涉及一種抑制泥頁巖水化膨脹的離子液體頁巖抑制劑。該抑制劑是由一種離子液體、兩種離子液體或兩種以上的離子液體復配而成，溶解于某種溶劑中形成的稀釋溶液或混合物。離子液體由有機陽離子和有機或無機陰離子構成。所述的離子液體頁巖抑制劑的陽離子基團為季銨鹽類陽離子，所述的陰離子基團選自如下基團之一：鹵素離子、四氟硼酸根、六氟硫酸根、三氟甲磺酸根、硫酸氫根、硝酸根或氫氧根。所述的溶劑為水或鹽水。與現有的頁巖抑制劑相比，本發明的離子液體頁巖抑制劑具有化學穩定性和高溫穩定性，不影響鉆井液性能，無毒性，可滿足日益增長的環保要求。

技術領域

本發明屬于油田化學技術領域，尤其涉及一種抑制泥頁巖水化膨脹的離子液體頁巖抑制劑。

背景技術

井壁失穩是石油天然氣鉆探過程中普遍存在、 經常遇到的復雜問題。由于井壁失穩引起的井下復雜事故，一直是困擾國內外石油工程界的突出難題，尤其是泥頁巖地層的井壁失穩。

井壁泥頁巖的穩定性取決于泥頁巖顆粒的表面化學特性。在水敏性泥頁巖中，穩定作用取決于顆粒表面之間的氫鍵。當水溶液削弱了泥頁巖顆粒之間的結合力時，強度降低，粘土的膨脹力便成為泥頁巖分散的主要因素。泥頁巖吸水一方面改變井壁巖石的力學性能，使巖石強度降低；另一方面產生水化膨脹，如果這種膨脹受到約束便會產生膨脹應力，從而改變近井壁的應力狀態，誘發或加劇井壁巖石的受力不平衡。因此，鉆井液體系中要加入抑制劑來抑制泥頁巖的水化分散膨脹。

目前使用的抑制劑高溫穩定性差，加入后對鉆井液的性能影響較大，性能不宜控制，或生物毒性較大，無法滿足環保要求。如使用油基鉆井液，其具有很好的抑制防塌性、抗溫性、潤滑性等性能，但是卻因為成本較高、環境污染等問題無法較大范圍推廣使用。在抑制型水基鉆井液方面，傳統的無機鹽抑制劑，如KCl，具有較好的抑制性，但是其使用量較大，一般要達到5~7%，對體系流變性和濾失量影響較大；也有用有機鹽鉆井液提高體系的抑制性和抗溫性，一般使用較多的是甲酸鈉或者甲酸鉀，但是其也存在使用量大、成本高、產品易吸水結塊、不利于回收利用等不足；近些年發展起來的聚胺類抑制劑，抑制效果較好，但使用中容易起泡，影響泵的上水效率。羅志華，宋兵強撰寫了一篇將含有雜環的離子液體用于鉆井液的專利（一種鉆井液及離子液體在其中的用途，公開號CN104497994A），主要用來提高鉆井液高溫抑制性并且降低濾失量，但是其制備成本昂貴，難以大規模使用。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種離子液體頁巖抑制劑。它能夠提高鉆井液的抑制性，還可以大幅度提高鉆井液對黏土和鉆屑抑制性，防止鉆頭泥包，有利于提高機械鉆速，具有高溫穩定性，減少儲層傷害，無生物毒性，可以用于深水鉆井中。

本發明提供了一種離子液體頁巖抑制劑，該抑制劑是由一種離子液體、兩種離子液體或兩種以上的離子液體復配而成，溶解于溶劑中形成的稀釋溶液或混合物。離子液體為有機陽離子和有機或無機陰離子構成。

所述的離子液體頁巖抑制劑的陽離子基團為季銨鹽類陽離子，其分子結構式為：[NR_xH_4-x]⁺。

其中，R為烷基或取代烷基，x為1-4的自然數。

所述的陰離子基團選自如下基團之一：鹵素離子、四氟硼酸根（BF₄^-）、六氟硫酸根（PF₆^-）、三氟甲磺酸根（CF₃SO₃^-）、硫酸氫根（HSO₄^-）、硝酸根（NO₃^-）或氫氧根（OH^-）。

所述的溶劑為水或鹽水，該溶劑的主要作用是作為離子液體的載體，以便于抑制劑可溶于鉆井液中。

發明的效果：