[發(fā)明專(zhuān)利]一種超支化聚季銨鹽插層抑制劑的合成及水基鉆井液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210080833.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114524945B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝剛;谷碩;汪若蘭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都昂賽福科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08G83/00
• 分類(lèi)號(hào): C08G83/00;C09K8/035;C09K8/24
• 代理公司: 深圳峰誠(chéng)志合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44525
• 代理人: 胡石開(kāi)

本發(fā)明公開(kāi)了一種超支化聚季銨鹽插層抑制劑的合成及水基鉆井液。該超支化聚季銨鹽插層抑制劑由超支化聚季銨鹽與水混合配制而成，其中超支化聚季銨鹽在鉆井液中的質(zhì)量比為0.5％?5％。所述超支化聚季銨鹽合成原料為含有多個(gè)氨基的羧酸類(lèi)物質(zhì)和含多個(gè)雙鍵的苯胺類(lèi)物質(zhì)，封端試劑為丙烯酰氧乙基三甲基銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基銨中的一種。所述鉆井液包含有本發(fā)明的超支化聚季銨鹽。所述鉆井液能夠有效的抑制頁(yè)巖水化膨脹。本發(fā)明提供的超支化聚季銨鹽制成的頁(yè)巖插層抑制劑無(wú)毒無(wú)害，更易于與帶負(fù)電的黏土層結(jié)合且其抑制性能相比于同類(lèi)插層抑制劑性能有明顯提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超支化聚季銨鹽插層抑制劑的合成及包含有該抑制劑的水基鉆井液。

背景技術(shù)

井壁失穩(wěn)是嚴(yán)重影響油氣鉆探和開(kāi)采效率的問(wèn)題之一，每年由井壁失穩(wěn)導(dǎo)致的縮徑、擴(kuò)徑、卡鉆甚至井塌事故所造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)十億美元。目前75％的在鉆或已鉆地層屬于頁(yè)巖地層，而其中90％的井壁失穩(wěn)問(wèn)題出現(xiàn)在頁(yè)巖地層。這是由于頁(yè)巖的水敏性強(qiáng)的原因，當(dāng)頁(yè)巖地層遇水會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水化作用，致使頁(yè)巖發(fā)生水化膨脹、分散等現(xiàn)象，導(dǎo)致井壁穩(wěn)定性降低。為了抑制頁(yè)巖的水化膨脹，提高水基鉆井液的抑制能力，開(kāi)發(fā)新型頁(yè)巖抑制劑是大勢(shì)所趨。

聚胺類(lèi)高性能鉆井液體系是符合鉆井過(guò)程多方面要求并認(rèn)為可替代油基鉆井液的新型環(huán)保型鉆井液，國(guó)內(nèi)外研究表明，以胺類(lèi)單體為主要原料的聚胺類(lèi)抑制劑已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于水基鉆井液體系，并且取得了較好的抑制效果，但目前所研究和應(yīng)用的聚胺類(lèi)抑制劑多為線性結(jié)構(gòu)，在粘土上的纏繞、包被是不均勻的，而超支化聚合物具有良好的溶解性能、出色的高流變性以及低黏度性質(zhì)，另一方面線性結(jié)構(gòu)容易造成重復(fù)吸附或者沒(méi)有吸附，而且作用基團(tuán)一般存在于分子鏈的兩端，使得一個(gè)分子鏈通常只含有兩個(gè)作用基團(tuán)，而超支化聚合物由于其大量可修飾的末端官能團(tuán)等一系列獨(dú)特的物理化學(xué)特性，所以具有較高的反應(yīng)活性，因此更需要對(duì)超支化聚胺類(lèi)抑制劑進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前常規(guī)抑制劑無(wú)法有效抑制頁(yè)巖水化膨脹而導(dǎo)致的井壁失穩(wěn)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種超支化聚季銨鹽插層抑制劑的合成方法，能夠有效抑制頁(yè)巖地層的水化膨脹問(wèn)題，從而達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種超支化聚季銨鹽插層抑制劑的合成及水基鉆井液。所述超支化聚季銨鹽插層抑制劑的原料為含有多個(gè)氨基的羧酸類(lèi)物質(zhì)和含多個(gè)雙鍵的苯胺類(lèi)物質(zhì)，封端試劑為丙烯酰氧乙基三甲基銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基銨中的一種，制備步驟如下：

(1)在常溫下將0.3mol含有多個(gè)氨基的羧酸類(lèi)物質(zhì)溶解于100ml甲醇溶液中，然后將含有多個(gè)氨基的羧酸類(lèi)物質(zhì)溶液置于密閉容器中，在15-25℃、氮?dú)夥諊嚢璧臈l件下﹐回流反應(yīng)10-13h，后將反應(yīng)產(chǎn)物減壓蒸餾得到含有多個(gè)氨基的羧酸酯；

(2)將0.2mol含有多個(gè)氨基的羧酸酯和0.2mol含多個(gè)雙鍵的苯胺類(lèi)物質(zhì)分別溶解在100ml有機(jī)溶劑中，在冰水浴、氮?dú)夥諊嚢钘l件下向含有多個(gè)氨基的羧酸酯溶液中逐滴滴加含多個(gè)雙鍵的苯胺類(lèi)物質(zhì)溶液，滴加完成后，升溫25-30℃回流反應(yīng)7-8h后減壓蒸餾得到超支化聚胺；

(3)取0.1mol超支化聚胺溶解在100ml有機(jī)溶劑中，0.1mol季銨鹽溶解在50ml溶劑中，在55-75℃氮?dú)夥諊嚢钘l件下滴加到超支化聚胺中，滴定完畢后，升溫密閉反應(yīng)8-10h減壓蒸餾得到超支化聚季銨鹽。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中所述含有多個(gè)氨基的羧酸類(lèi)物質(zhì)為2-氨基乙基氨基甲酸或(3-氨基丙基)氨基甲酸中的一種。

進(jìn)一步的，所述含多個(gè)雙鍵的苯胺類(lèi)物質(zhì)為N，N-二烯丙苯胺、N，N-二-2-丙烯-1-基苯乙胺中的一種。

進(jìn)一步的，所述季銨鹽為丙烯酰氧乙基三甲基銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基銨中的一種。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)、(2)中的有機(jī)溶劑為無(wú)水甲醇、無(wú)水乙醇中的一種。