[發明專利]一種鉆井液用有機硅抑制劑及制備方法

有效

• 申請號: 201811293345.5
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN111116631B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 褚奇;唐文泉;李濤;孔勇;邱在磊
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C09K8/035
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 周媛

本發明公開了一種鉆井液用有機硅抑制劑及制備方法。所述有機硅抑制劑的結構式如下：本發明在分子中引入了長碳鏈，可以在黏土表面形成更有效的疏水膜，提高黏土表面的疏水性，有效提高鉆井液的抑制性，包括抑制黏土水化分散、抑制黏土造漿和改善黏土表面親水性。

技術領域

本發明涉及鉆井技術領域，進一步地說，是涉及一種鉆井液用有機硅抑制劑及制備方法。

背景技術

井壁失穩現象是在鉆井工程中遇到的，也是一個十分復雜的世界性難題。據統計，90％以上的井壁失穩發生在泥頁巖地層。對于水基鉆井液，利用鉆井液抑制劑類抑制泥頁巖造漿是最有效的手段。

近年來，相比于聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺鉀鹽、部分水解聚丙烯腈銨鹽、氯化鉀等常規抑制劑，聚胺因為其較強的抑制性，被廣泛應用在油氣勘探開發中。聚胺類抑制劑的抑制性源于其具有較強吸附的胺基，聚胺分子在水溶液中部分解離形成銨正離子，與黏土層間的無機陽離子形成化學勢差。在化學勢差的驅動下，聚胺分子進入黏土層間，與無機陽離子發生置換，將黏土的片層結構牢固地吸附在一起。胺基硅醇作為聚胺類抑制劑的升級產品，在其分子上引入了硅羥基，可以與黏土的內外表面的硅羥基發生縮合反應，不僅增強了黏土片層結構的吸附作用，而且在一定程度上提高了黏土外表面的疏水性，阻礙并減緩了黏土表面的水化作用。從胺基硅醇分子的結構特征上可以看出，分子鏈中的疏水性的長碳鏈是引起黏土表面由親水性向疏水性轉變的主要原因，也是影響胺基硅醇抑制性能的重要因素。從已公布的胺基硅醇類抑制劑的分子結構和性能上來看，現有的胺基硅醇類抑制劑所含的疏水鏈為1～5個碳的烷基鏈，且其端基為親水性基團，尚沒有含有長碳鏈的烷基硅醇類抑制劑的報道。如中國發明專利CN 105670578 A公開了一種胺基硅醇抑制劑，是硅烷類物質，其硅原子直接與羥基相連，帶有的長烷基鏈分布有伯胺和仲胺，其制備的關鍵在于反應步驟中的第3步，即帶有Cl原子的硅烷與伯胺類物質的反應，其烷基鏈不超過5個烷基，且分子尾端連接的是親水的胺基。

中國專利CN 104017208 B公開的是一種以胺類化合物(包括聚醚胺、多乙烯多胺或烷基胺)和環氧類化合物(環氧氯丙烷、環氧氯乙烷、環氧乙烷或環氧丙烷)為原料，通過環氧基團的開環聚合反應，制備的一種聚胺類抑制劑。該處理劑是以胺基、羥基和醚鍵作為吸附基團，使分子鏈吸附在黏土顆粒表面，從而形成致密保護膜，防止黏土水化。該專利對其抑制性能進行了評價，但并未對如何吸附、怎樣吸附和吸附效果進行性評述，只是驗證其抑制效果較好。

文獻《新型胺基硅醇抑制劑性能評價》(《石油化工應用》2015年12月)提供了一種胺基硅醇抑制劑的分子結構，闡述了反應機理，并未給出具體的制備方法。該分子具有作為化學吸附基團的硅羥基，且帶有長烷基鏈(推測R為長烷基鏈)，使得分子在黏土表面形成疏水層，阻止和減緩黏土表面的水化作用。

從已公布的胺基硅醇類抑制劑的分子結構和性能上來看，現有的胺基硅醇類抑制劑所含的疏水鏈為1～5個碳的烷基鏈，且其端基為親水性基團，現有胺基硅醇類抑制劑只是強調在聚醚胺分子或多烯多胺分子的基礎上引入硅氧烷或硅羥基，以提高分子的吸附性，但是，疏水鏈長度有限，提高黏土表面疏水性的能力是有限。

發明內容

為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種鉆井液用有機硅抑制劑及制備方法。在分子中引入了長碳鏈，可以在黏土表面形成更有效的疏水膜，提高黏土表面的疏水性，可以有效提高鉆井液的抑制性，包括抑制黏土水化分散、抑制黏土造漿和改善黏土表面親水性。

本發明的目的之一是提供一種鉆井液用有機硅抑制劑。

所述有機硅抑制劑的結構式如下：

R為

x為3～17的整數；優選為11，13，15，17；

n為0～5的整數，優選為0，1，2，3；