[發明專利]完井液用環保型黏土防膨劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710406233.5
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107057661A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 劉音;常青;鄒鵬;王林;張建華;吳文波;李祥珍
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 王夢

技術領域

本發明涉及完井工程技術領域，特別涉及一種完井液用環保型黏土防膨劑及其制備方法。

背景技術

完井作業中用到的工作液稱為完井液。比如壓井液，用于平衡地層流體壓力而充填在井筒內的工作液；比如修井液，用于井下設備修理維護和重新完井的作業液；比如壓裂液，用于壓開儲層巖石裂縫以達到增產目的的液體；比如酸化液，用于酸化時用的工作液。根據完井液體系類型的選擇和設計，我們總體要求是減少對油氣層的損害并保證井下設備和作業施工的安全。在上述幾種完井液體系中，都會用到黏土防膨劑，它的作用主要是控制黏土顆粒的膨脹和分散。

目前完井液體系中常用的黏土防膨劑包括季銨鹽類防膨劑、氯化鉀‐聚銨鹽類防膨劑、氯化銨‐季銨鹽類防膨劑等，它們在體系中均取得了良好的防膨效果，但也存在一定的問題。如氯化鉀、氯化銨等無機鹽的引入導致了完井液體系中常含有較高濃度的氯離子濃度，高濃度的氯離子會與環境中的有機物結合生成具有致突變、致癌等效應的氯代化合物，嚴重影響生態環境，且無機鹽雖然能暫時抑制黏土膨脹，但可以使黏土鹽漬化，二次污染環境。另外，聚銨鹽類黏土防膨劑和大分子量的季銨鹽類防膨劑的生物毒性較高，在環保日益受到重視的將來應用也會受到限制。因此，急需開發生物降解性好、防膨性能穩定、耐溫性長久的完井液體系用環保型黏土防膨劑來解決環境污染等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種生物降解性好、防膨性能穩定、耐溫性長久的完井液用環保型黏土防膨劑。

本發明的另一目的是提供一種制備上述完井液用環保型黏土防膨劑的制備方法。

為此，本發明技術方案如下：

一種完井液用環保型黏土防膨劑，包括35～50重量份的小分子陽離子銨鹽、5～20重量份的屏蔽劑和50～75重量份的聚合物類黏土防膨劑；其中，所述小分子陽離子銨鹽采用碳數為C₁～C₆的有機酸和碳數為C₂～C₆的有機胺中和反應制成，且所述小分子陽離子銨鹽的相對分子質量≤200；所述屏蔽劑選用碳數為C₁₂～C₁₈的長鏈脂肪胺；所述聚合物類黏土防膨劑為聚乙烯多胺、聚氨基酸或改性淀粉。

優選，所述有機酸選用甲酸、乙酸、乙二酸、馬來酸、酒石酸、己酸和丙烯酸中至少一種；所述有機胺為脂肪胺、脂環胺或是醇胺；其中，脂肪胺選用二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、異丙胺和2-丙烯胺中至少一種；脂環胺選用二亞乙基三胺、三亞乙基二胺、環乙烯亞胺和六亞甲基四胺中至少一種；醇胺選用二乙醇胺、三乙醇胺、3-丙醇胺、三異丙醇胺中至少一種。

采用碳數為C₁～C₆的有機酸和碳數為C₂～C₆的有機胺制得的分子量不超過200的小分子陽離子銨鹽，其與現有技術中的黏土防膨劑相比，該完井液用環保型黏土防膨劑中的大多數陽離子基團均能進入黏土層之間，因而具有更強的抑制黏土微粒運移和膨脹的作用。

優選，所述屏蔽劑為十二胺、十六胺、十八胺或二十胺。

優選，所述聚乙烯多胺為乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺的聯產物；所述聚氨基酸為聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚賴氨酸中的一種或多種；所述改性淀粉為羥乙基改性淀粉或羧甲基改性淀粉。

一種完井液用環保型黏土防膨劑的制備方法，步驟如下：

S1、小分子陽離子銨鹽的制備：將有機胺溶解到2～3倍于有機胺重量的溶劑水中進行稀釋，再加入1.8～3.5倍于有機胺重量的有機酸，常溫下攪拌1～2h，得到含有小分子陽離子銨鹽的混合溶液I；

其中，有機酸的加入量為有機胺的1.8～3.5倍，使有機胺完全與有機酸反應完全，不僅便于后續處理過程簡單，同時也避免了施工現場出現殘留的胺的氣味。

S2、向混合溶液I中加入屏蔽劑和并滴加少量乙醇，繼續攪拌溶液至混合均勻，得到混合溶液II；其中，乙醇的加入量為步驟S1中所加溶劑水重量的0.1～0.5wt.％；

S3、向混合溶液II中加入聚合物類黏土防膨劑并攪拌至溶液混合均勻，得到粘稠的固-液相混和物；將粘稠的固-液相混和物中溶劑蒸干，即得到環保型黏土防膨劑固體產品。