[發明專利]一種鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑及其制備方法和鉆井液

在審

• 申請號: 201710992767.0
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN109694697A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 司西強;王中華;李偉廷;國安平;謝俊;呂躍濱
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03;C09K8/035
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑的制備方法，包括：將氯代環氧化物、酸性催化劑、多乙烯多胺、乙醇胺、氯化亞砜和乙二胺進行反應，得到鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑。本發明采用特定的原料制備聚胺泥頁巖抑制劑，尤其是在制備成分中添加氯化亞砜，使制備得到的鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑具有較好的頁巖抑制性和黏土穩定性能。而且，本發明提供的方法制備得到的聚胺泥頁巖抑制劑還具有較好的潤滑性能和配伍性能，并且無生物毒性。本發明提供的聚胺泥頁巖抑制劑可應用于鉆井液中，適用于要求較高的強水敏性泥頁巖、含泥巖等易坍塌地層及頁巖氣水平井鉆井施工。本發明還提供了一種鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑。

技術領域

本發明涉及鉆井液處理劑技術領域，尤其涉及一種鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑及其制備方法和鉆井液。

背景技術

聚胺是指重復結構單元中含有胺基的聚合物，聚胺用于鉆井液中作為泥頁巖抑制劑，其抑制性能優于氯化鉀，聚胺可進入黏土層間形成單層吸附，同時與黏土晶層表面產生氫鍵作用。聚胺強抑制劑的主要作用機理為：聚胺在溶液中部分解離形成的銨基陽離子，通過靜電作用中和黏土表面負電荷，降低黏土水化斥力；同時聚胺與黏土晶層表面形成氫鍵強化吸附，靜電引力和氫鍵二者共同作用將黏土片層束縛在一起，并排擠出部分層間吸附水，減弱黏土水化；聚胺吸附在黏土表面之后，增強黏土表面疏水性，阻止水分子的進入，進一步抑制黏土水化膨脹。因此，聚胺抑制劑表現出優異的抑制性能。聚胺抑制性強效持久，有利于井壁穩定和儲層保護，可以單獨作為鉆井液抑制劑、防塌劑或黏土穩定劑使用，也可以形成聚胺鉆井液體系。

現有技術中的聚胺泥頁巖抑制劑主要是通過交聯聚合形成具有一定體型結構的交聯胺基聚合物，反應劇烈、不易控制，而且制備得到的聚胺的抑制防塌性能和配伍性能還有待提高，以便更好的滿足鉆井液的使用需求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑及其制備方法和鉆井液，本發明提供的鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑具有較好的抑制防塌性能和配伍性能。

本發明提供了一種鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑的制備方法，包括：

將氯代環氧化物、酸性催化劑、多乙烯多胺、乙醇胺、氯化亞砜和乙二胺進行反應，得到鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑。

在本發明中，氯代環氧化物、酸性催化劑、有機胺、乙醇胺、氯化亞砜和乙二胺的質量比優選為10:(30～60):(10～20):(5～15):(0.8～1.2):(10～20)。

在本發明中，鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑的制備方法優選具體包括以下步驟：

(1)將氯代環氧化物在酸性催化劑催化下進行反應，得到氯代二醇；

(2)將氯代二醇和多乙烯多胺進行反應，得到第一中間產物；

(3)將第一中間產物、乙醇胺和氯化亞砜進行反應，得到第二中間產物；

(4)將第二中間產物和乙二胺進行反應，得到鉆井液用聚胺泥頁巖抑制劑。

在本發明中，步驟(1)中，氯代環氧化物優選包括環氧氯丙烷或1,2-環氧氯代丁烷；酸性催化劑優選為鹽酸、硫酸、磷酸、酒石酸、草酸、對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸或磷鎢酸。在本發明中，步驟(1)中反應溫度優選為85～105℃，反應時間優選為0.5～2.0h。

在本發明中，步驟(2)中多乙烯多胺優選包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺；步驟(2)中的反應溫度優選為45～60℃，更優選為1.5～3.0h。

在本發明中，步驟(3)中的反應溫度優選為80～95℃，反應的時間優選為0.5～2.0h。

在本發明中，步驟(4)中的反應溫度優選為45～60℃，反應時間優選為1.5～3.0h。