CN106190064A - 一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法 - Google Patents

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张俊岚
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Abstract

本发明公开了一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法，通过低分子量的胺类化合物与杂环化合物在设定条件下反应合成，所述的胺类化合物为三乙烯四胺、氢氧化三甲乙胺、甲乙胺、三甲基六甲撑二胺中的一种，所述的杂环化合物为1,2‑环氧丙烷或2,3‑环氧丁烷或1,3‑环氧丁烷，所述设定条件为碱金属作催化剂，反应温度为80‑100℃；所述胺类化合物与杂环化合物的加料摩尔比为1:2.5；胺类化合物与碱金属催化剂质量比为1200:1。本发明对泥页岩具有强抑制能力，与其他常规钻井液处理剂配伍性好，且无毒环保。

Description

一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井技术领域，尤其涉及一种适用于页岩气水平井用水基钻井液用的抑制剂。
背景技术
对于页岩气水基钻井液，保证井壁稳定的关键是提供良好的抑制性和封堵性，随着当前钻井液技术的发展，已经研制出不同类型、不同特点的抑制剂，近年来研究发现，胺类物质具有较好的泥页岩抑制作用，已逐步作为一种主要抑制剂引入到水基钻井液体系。
如公开号为102504065A，公开日为2012年6月20日的中国专利文献公开了一种钻井液用聚胺抑制剂及其制备方法，其技术方案是：将起始剂和敷酸剂置于反应器中，在常压及氮气保护下，向反应器中滴加磺酰化剂，进行磺酯化反应，反应时间为10～12小时，磺酯化温度为0～30℃，将反应物过滤，将滤液溶于水中，待静止分相后，取下层液体，减压蒸馏去除水，得端磺基酯化物；将端磺基酯化物滴加到装有胺化剂和沉淀剂的反应釜中进行胺化反应，反应2～3小时，胺化温度为70～90℃，将产物过滤，减压蒸馏脱除溶剂，得聚胺抑制剂；该添加剂适用于多种水基钻井液，能够很好的控制泥页岩的水化分散，有效降低由于泥页岩水化分散带来的钻井液增稠、钻井液性能恶化等问题，为实现安全高效钻井提供一定的保障。
但以上述专利文献为代表的常用胺类抑制剂里，季铵盐类与阴离子型处理剂配伍性差且具有一定毒性，使用受到限制；铵基阳离子类其作用方式与钾离子类似，但其抑制时间短，抗温性差，不适合高pH值条件；两亲聚胺酸抑制剂的配伍性好，且安全环保，但在高固相体系中抑制效果不理想，因此有必要通过引入新官能团，对胺类抑制剂进行改进，提高其抑制能力。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法，本发明通过强吸附的胺基基团，中和粘土表面负电荷，另外不带电的亲水基团，增强胺类化合物的水溶性，同时阻止未被交换的阳离子水化；对泥页岩具有强抑制能力，与其他常规钻井液处理剂配伍性好，且无毒环保。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法，其特征在于：通过低分子量的胺类化合物与杂环化合物在设定条件下反应合成，所述的胺类化合物为三乙烯四胺、氢氧化三甲乙胺、甲乙胺、三甲基六甲撑二胺中的一种，所述的杂环化合物为1,2-环氧丙烷或2,3-环氧丁烷或1,3-环氧丁烷，所述设定条件为碱金属作催化剂，反应温度为80-100℃；所述胺类化合物与杂环化合物的加料摩尔比为1:2.5；胺类化合物与碱金属催化剂质量比为1200:1。
具体步骤是：
（1）反应釜内加入胺类化合物，逐渐升温；胺类化合物流变性增强；
（2）碱金属催化剂用去离子水配成浓度为10%的水溶液，均匀加入反应釜内，与胺类化合物搅拌混合均匀；
（3）加温至85℃后恒温，均匀加入杂环化合物，控制反应釜温度不超过100℃，混合均匀后保持恒温继续反应2h，待物料由浑浊变为完全透明，表明聚合反应完成，降温出料，得到页岩聚胺类抑制剂。
所述的碱金属化合物是指氢氧化钾或氢氧化钠。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
（1）该抑制剂对泥页岩具有强抑制能力，与其他常规钻井液处理剂配伍性好，且无毒环保。
（2）该抑制剂加入钻井液后基本不影响钻井液的流变性，同时可以提高钻井液的封堵能力和润滑能力，降低钻井液的滤失量。
（3）该抑制剂通过引入新的官能团，能显著提高钻井液体系抗温能力。
（4）合成钻井液用页岩聚胺类抑制剂的原材料为通用化工产品，来源十分广泛，合成工艺简单、安全、环保、易操作，便于工业生产。
（5）将该钻井液用页岩聚胺类抑制剂加入到钻井液中后，相同加量条件下，比其他同类型抑制剂具有更强的抑制能力。
（6）钻井液用页岩聚胺类抑制剂在显著提高钻井液抑制能力和抗温能力的同时，对钻井液其他性能无不利影响。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法，其特征在于：通过低分子量的胺类化合物与杂环化合物在设定条件下反应合成，所述的胺类化合物为三乙烯四胺、氢氧化三甲乙胺、甲乙胺、三甲基六甲撑二胺中的一种，所述的杂环化合物为1,2-环氧丙烷或2,3-环氧丁烷或1,3-环氧丁烷，所述设定条件为碱金属作催化剂，反应温度为80-100℃；所述胺类化合物与杂环化合物的加料摩尔比为1:2.5；胺类化合物与碱金属催化剂质量比为1200:1。
实施例2
作为本发明的最佳实施方式，在实施例1的基础上，其具体步骤是：
（1）反应釜内加入胺类化合物，逐渐升温；胺类化合物流变性增强；
（2）碱金属催化剂用去离子水配成浓度为10%的水溶液，均匀加入反应釜内，与胺类化合物搅拌混合均匀；
（3）加温至85℃后恒温，均匀加入杂环化合物，控制反应釜温度不超过100℃，混合均匀后保持恒温继续反应2h，待物料由浑浊变为完全透明，表明聚合反应完成，降温出料，得到页岩聚胺类抑制剂。
所述的碱金属化合物是指氢氧化钾或氢氧化钠。
适用范围
本发明形成的钻井液用页岩聚胺类抑制剂适用于配制具有强抑制能力的水基钻井液，使用重量为钻井液总体积的1%~5%，尤其是配制满足页岩气井水平段钻井需求的强抑制水基钻井液体系。
应用前景
由钻井液用页岩聚胺类抑制剂配制的钻井液具有很好的抑制能力，十分适用于页岩气井水平段的钻进作业，能够有效提高井壁稳定性、减少钻下复杂事故，且能够回收再利用，进一步扩大钻井效益，具有重要意义和广泛的应用前景。

Claims (3)

1.一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法，其特征在于：通过低分子量的胺类化合物与杂环化合物在设定条件下反应合成，所述的胺类化合物为三乙烯四胺、氢氧化三甲乙胺、甲乙胺、三甲基六甲撑二胺中的一种，所述的杂环化合物为1,2-环氧丙烷或2,3-环氧丁烷或1,3-环氧丁烷，所述设定条件为碱金属作催化剂，反应温度为80-100℃；所述胺类化合物与杂环化合物的加料摩尔比为1:2.5；胺类化合物与碱金属催化剂质量比为1200:1。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法，其特征在于：具体步骤是：
（1）反应釜内加入胺类化合物，升温；
（2）碱金属催化剂用去离子水配成浓度为10%的水溶液，加入反应釜内，与胺类化合物搅拌混合；
（3）加温至85℃后恒温，加入杂环化合物，控制反应釜温度不超过100℃，混合后保持恒温继续反应2h，降温出料，得到页岩聚胺类抑制剂。
3.根据权利要求2所述的一种钻井液用聚胺类抑制剂的制备方法，其特征在于：所述的碱金属化合物是指氢氧化钾或氢氧化钠。
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