[發明專利]一種強抑制、強膠結井壁穩定劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201810400752.5
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108865086A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 郭保雨;邱正松;王旭東;鐘漢毅;王寶田;湯志川;趙欣;陳二丁;蔣莉;趙紅香;李蕾;劉均一;王偉;石亞男;劉學明
• 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程技術公司
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24;C08G73/04
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 羅文遠

本發明涉及一種強抑制、強膠結井壁穩定劑及其制備方法。其技術方案是：強抑制、強膠結井壁穩定劑含有作為主鏈的支化的聚乙烯亞胺結構和接枝在主鏈上的鄰苯二酚基團。有益效果是：本發明具有較好的井壁穩定效果，制備過程控制方便，操作簡單，產品質量穩定，在150℃條件下使用具有較好的作用效果，由它為關鍵處理劑構成的水基鉆井液體系具有較好的流變性、抑制性、防塌性；既能夠強效抑制泥頁巖水化膨脹，同時能夠封堵固結巖石，提高泥頁巖力學性能，增強井壁承壓能力的鉆井液處理劑，能夠有效推動水基鉆井液取代油基鉆井液，更高效地保持井壁穩定，具備重大理論及實際意義。

技術領域

本發明涉及一種石油鉆井過程中鉆井液用井壁穩定劑，特別涉及一種強抑制、強膠結井壁穩定劑及其制備方法。

背景技術

隨著國家對油氣資源需求的不斷擴大，復雜地層條件下的深井、超深井和頁巖氣井數量的不斷增加，鉆井液的性能必須能夠滿足更加嚴苛的要求。其中，井壁穩定性問題一直是鉆井過程中的一個世界性難題，井壁失穩所導致的井塌、縮徑卡鉆、鉆頭泥包等井下復雜、事故每年給石油工業造成大量的經濟損失。為解決井壁穩定難題，目前國內外主要采用油基鉆井液和高性能水基鉆井液體系。油基鉆井液盡管能夠有效穩定井壁，但是卻存在成本高、對環境不友好、固井質量差等問題。當前并沒有一種水基鉆井液體系能夠完全抑制粘土的水化，因而無法有效解決井壁失穩難題，不能代替油基鉆井液滿足復雜地質條件和非常規油氣藏鉆探的需要。

研究表明，泥頁巖井壁失穩是“力學——化學”多因素多場耦合作用下的結果，常規鉆井液處理劑往往側重于化學因素，即減小鉆井液與地層之間的化學作用，忽視力學因素及力、化之間的協同作用，因而很難達到真正意義的井壁穩定。

根據“物化封固井壁阻緩壓力傳遞-加強抑制水化-化學位活度平衡- 合理密度有效應力支撐”的“多元協同”井壁穩定理論，提出一種具備強抑制、強膠結能力的鉆井液用井壁穩定劑。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種強抑制、強膠結井壁穩定劑及其制備方法，能夠保持對泥頁巖強抑制的同時，提高井壁的承壓能力和膠接強度，有效保持井壁穩定。

本發明提到的一種強抑制、強膠結井壁穩定劑及其制備方法，其技術方案是：強抑制、強膠結井壁穩定劑含有作為主鏈的支化的聚乙烯亞胺結構和接枝在主鏈上的鄰苯二酚基團。

優選的，上述強抑制、強膠結井壁穩定劑含有如式(I)所示的結構：

式(I)

式(I)中，式(I)中，R1可為氫、碳原子數為1-4的烷基、苯基、-NH2、，R2可為氫、-NH2、碳原子數為1-4的烷基、苯基、，并且R1和R2中至少有一者為，R3為碳原子數為1-4的烷基，l、m、n可相同或不同，分別為1以上的整數。

本發明提到的一種強抑制、強膠結井壁穩定劑的制備方法，其技術方案是：包括以下步驟：

(1)將鄰苯二酚單體(II)和乙醇加入反應容器，充分溶解，將激活劑與甲醇按質量1:0.8 ~2混合，加入反應容器，將鄰苯二酚單體激活0.5-1h；

(2)將支化的聚乙烯亞胺(III)與甲醇混合，充分溶解后逐滴加入已激活的混合物中，其中支化的聚乙烯亞胺、已激活的混合物為反應單體混合物A，甲醇用量可完全溶解反應單體混合物A即可；

(3)通氮10分鐘并在攪拌條件下加入催化劑，反應的起始溫度為60-100℃，反應時間為4-12h，然后將所得產物用乙醚提純兩次，置于去離子水中透析、冷凍干燥，得到中間產物；

(4)將步驟(3)中的中間產物溶解于緩沖溶液中，養護一定時間，使其充分交聯；