[發明專利]一種環保型低分子量支化聚醚氨頁巖插層抑制劑

有效

• 申請號: 202010710424.2
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111676003B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 謝剛;羅玉婧;鄧明毅;黃丹超;范莉;肖玉容;白楊;羅平亞
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C07C269/06;C07C271/16
• 代理公司: 成都天匯致遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51264
• 代理人: 韓曉銀

一種環保型低分子量支化聚醚氨作為頁巖插層抑制劑，屬于油氣田鉆井技術領域，所述低分子量聚醚氨是以帶有氨基和醚鍵的酯類化合物和含有烯鍵的醚類化合物為原料用一鍋合成法或分步合成法合成。所述低分子量支化聚醚氨制成的頁巖插層抑制劑是由低分子量支化聚醚氨與水混合配制而成，其中低分子量支化聚醚氨在頁巖插層抑制劑中的質量比為0.5％?3％。本發明提供的低分子量支化聚醚氨制成的頁巖插層抑制劑具有良好的生物可降解性，安全無毒，且其抑制性能相比于同類插層抑制劑性能有明顯提升，原料易得，價格便宜，提供的合成方法穩定可靠，適用于工業化生產。

技術領域

本發明涉及油氣田鉆井技術領域，具體涉及一種低分子量支化聚醚氨頁巖插層抑制劑。

背景技術

井壁不穩一直是鉆井過程中需要克服的世界性難題。其經常導致井壁坍塌、縮徑、卡鉆等復雜事故，增加了鉆井時間和鉆井成本。據統計數據顯示，75％的井壁不穩問題主要發生在泥頁巖地層，尤其是水敏性地層，頁巖地層黏土礦物含量高，頁巖氣水平井水平段長，鉆井液與地層接觸的時間長，頁巖水化更嚴重，井壁失穩更加突出。油基鉆井液雖具有能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁穩定、潤滑性好和對油氣層損害程度較小等優點，但是，油基鉆井液的配制成本比水基鉆井液高得多，使用時往往會對井場附近的生態環境造成嚴重影響，而且與使用水基鉆井液相比機械鉆速一般較低，以上缺點大大地限制了油基鉆井液的推廣應用。

近年來隨著環保要求的逐漸提高，開發出效果與油基鉆井液相當且符合環保要求的水基鉆井液來代替油基鉆井液是當前鉆井液技術發展的一種趨勢。為了克服現有抑制劑的缺點，研究者們在抑制劑方面展開了大量實驗研究，但真正被市場所接受的品種不多，尤其是適用于高溫高密度且符合環保要求的水基鉆井液尚待開發。近年來，醚類物質由于其生物無毒性，安全可降解等優點得到了眾人的關注。

目前所研究和應用的聚胺類抑制劑多為線性結構，對于線性聚胺抑制劑而言，其在水中溶解后通常呈無規則的線性構型，當其用于頁巖氣鉆井過程中時，在粘土上的纏繞、包被是不均勻的，容易造成重復吸附或者沒有吸附。與此同時，作用基團一般存在于分子鏈的兩端，使得一個分子鏈通常只含有兩個作用基團，在這種情況下線性聚醚氨抑制劑的作用效果也往往存在一定的局限性，并且高分子量的聚胺化合物難以進入粘土層間，使得其抑制性能被限制。

發明內容

針對目前的頁巖插層抑制劑的的缺點，本發明鑒于上述問題而提供一種環保型支化聚醚氨制成的頁巖插層抑制劑，該抑制劑響應了環保要求，且抑制性能相比于同類產品有明顯提升，能完全滿足各種復雜井況的鉆井需求，且合成工藝簡單、環保，產率較高，生產成本低廉，適合工業化生產。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種環保型支化聚醚氨作為頁巖插層抑制劑，所述頁巖插層抑制劑由低分子量支化聚醚氨與水混合配制而成，其中低分子量支化聚醚氨的質量比為0.5-3％，所述低分子量支化聚醚氨以帶有氨基和醚鍵的酯類化合物，含烯鍵的醚類化合物為原料，通過一鍋合成法或分布合成法合成。

所述一鍋合成法的操作步驟如下：將0.1摩爾帶有氨基和醚鍵的酯類化合物(其中所含氨基基團的數目為m)和0.1m摩爾含烯鍵的醚類化合物分別溶解于80-100ml等量溶劑中，在溫度為25-35℃，氮氣氛圍攪拌的條件下將含烯鍵的醚類化合物溶液滴加到帶有氨基和醚鍵的酯類化合物溶液中。待滴定完成，升高溫度為65-85℃，回流反應4-10h，反應完畢后，旋轉蒸發即得到G3低分子量支化聚醚氨。

所述分步合成法的操作步驟如下：

S1、將0.1mol帶有氨基和醚鍵的酯類化合物和0.1mol含烯鍵的醚類化合物分別溶解于80-100ml等量溶劑中，在溫度為25-35℃，氮氣氛圍攪拌的條件下將含烯鍵的醚類化合物溶液滴加到帶有氨基和醚鍵的酯類化合物溶液中。待滴定完成，升高溫度為65-85℃，回流反應4-10h，反應完畢后，旋轉蒸發即得到G1低分子量支化聚醚氨。