[發明專利]一種水基鉆井液用環保型抗高溫頁巖抑制劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010565872.8
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111574972B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 黃賢斌;呂開河;蔣官澄;譚賓;程榮超;白楊;劉敬平;白英睿;王金堂;金家鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

本發明提供了一種水基鉆井液用環保型抗高溫頁巖抑制劑及制備方法。所述的水基鉆井液用環保型抗高溫頁巖抑制劑，包括以下質量份數的原料：烷基多糖苷50?80份、陽離子醚化劑5?30份、異丙醇30?50份、抗高溫單體10?20份、陽離子單體1?3份、引發劑0.1?0.5份、水30?50份。本發明的頁巖抑制劑抑制性強，泥頁巖滾動回收率高、耐高溫、環保性能好的優點。本發明的水基鉆井液用環保型抗高溫頁巖抑制劑的制備方法反應條件溫和、操作簡單。

技術領域

本發明涉及一種水基鉆井液用環保型抗高溫頁巖抑制劑及其制備方法，屬于石油工業的油田化學領域。

背景技術

井壁失穩是在油氣鉆井工程中經常遇到的問題。井壁失穩會引起井壁坍塌、掉塊、縮頸等一系列井下復雜情況，嚴重制約了鉆井工程的安全與高效，水平鉆井過程中井壁失穩問題更加嚴重。井壁失穩會大幅度增加鉆井成本和建井時間，情節嚴重甚至會導致棄井。目前，大約90％的井壁失穩發生在泥頁巖地層中，因為泥頁巖富含粘土礦物，并且粘土礦物在與水基鉆井液接觸時會發生水化膨脹，降低了泥頁巖的強度，容易誘發井壁失穩。

在水基鉆井液中使用頁巖抑制劑是提高泥頁巖抑制性能和減少井眼失穩的重要途徑。常規的頁巖抑制劑包括無機鹽、表面活性劑、聚合物、醇等。KCl是最常用的頁巖抑制劑，因為K⁺具有較低的水化能，并且可以遷移到粘土的層間與粘土表面結合，從而導致泥頁巖膨脹率降低，但是KCl的引入，導致鉆井液流變性和造壁性變壞，同時KCl的抑制作用較弱。陽離子表面活性劑的陽離子可以通過靜電作用在頁巖表面吸附，而疏水尾端可以使頁巖表面潤濕反轉，從而降低頁巖的水化作用。陽離子聚合物可以通過靜電作用在頁巖表面覆蓋，從而形成防止水入侵的膜。多胺是新一代的頁巖抑制劑，在世界范圍內得到了廣泛的研究。此外，其他頁巖抑制劑，如生物材料和納米顆粒也引起了研究領域的廣泛關注。但是上述抑制劑存在以下的缺點：(1)無法有效抑制強水敏泥頁巖的水化膨脹；(2)抗高溫能力差，難以適用于深部地層鉆探。因此，對于高活性泥頁巖地層，現有頁巖抑制劑仍不能滿足現場工程需要。

利用葡萄糖和天然脂肪醇合成的烷基多糖苷是一種環保型的生物表面活性劑。但是烷基糖苷的抑制性能主要是通過吸附成膜、調節鉆井液活度等來實現的，在應用于鉆井液的過程中添加量較大，使鉆井液的成本較高，而且烷基糖苷的抗溫性能較差，限制了鉆井液在高溫環境下的應用。諸多研究報道甲基葡萄糖苷(MEG)可用于配制高抑制性能的鉆井液。但是，MEG的用量通常在35％以上，大大增加了鉆井液的成本。為了克服烷基糖苷在鉆井液中抑制性和抗溫性不足的缺陷，可以對烷基糖苷進行結構優化，引入功能基團。

對烷基糖苷進行改性也有專利文獻報道。例如，中國專利文件CN106563385A提供了一種烷基糖苷季銨鹽表面活性劑的制備方法及應用，其制備方法為烷基糖苷與陽離子醚化劑在混合堿性催化劑下催化反應后獲得烷基糖苷季銨鹽表面活性劑。中國專利文件CN106432377A提供了一種陽離子烷基葡萄糖苷及其制備方法與應用，所述制備方法包括步驟：將烷基葡萄糖苷、氯代環氧化物、酸性催化劑和水進行反應，得到中間產物；將所述中間產物、堿性化合物和叔胺類鹽酸鹽進行反應，即得。中國專利文件CN106432375A提供了一種聚醚胺基烷基糖苷及其制備方法和應用，所述制備方法包括步驟：將氯代環氧化物、二元醇類化合物、酸性催化劑和水進行反應，得到反應產物；將所述反應產物和有機胺進行反應，得到中間產物；將中間產物與烷基糖苷進行反應，得到聚醚胺基烷基糖苷。但是，上述方法中，所得到的產物抗溫性能不足，產物中的醚鍵在高溫條件下容易斷裂失效，使產物的抑制性能降低。

因此，對烷基多糖苷進行深度改性，合成一種對于強水敏高活性泥頁巖具有較強的抑制作用、有利于降低鉆井液濾失量、適用于深部地層的環保抗高溫頁巖抑制劑，具有重要的意義。為此，提出本發明。

發明內容