一种水基钻井液用页岩抑制剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及油气钻井用的化合物技术领域，具体公开了一种水基钻井液用页岩抑制剂及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种水基钻井液用页岩抑制剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油气钻井用的化合物
，具体是一种高效水基钻井液用的页岩抑制剂及其制备方法
。

技术介绍

[0002]在油气井开发中，井壁稳定一直以来都是困扰钻井施工的重大技术难题，其中尤以泥页岩地层的钻进井壁失稳问题最为突出
。
据相关文献报道，钻井过程中近
90
％的井壁失稳问题发生在泥页岩层段，在经济损失方面，因井壁失稳问题引发的复杂处置成本占钻井总投资成本的
10
％以上
。
[0003]泥页岩是富含黏土的沉积岩，因黏土成分
、
晶体结构
、
孔隙度和裂隙发育情况的不同而呈现不同的水敏性
。
当页岩与水接触时，黏土易发生水化膨胀或分散，压力通过裂隙传递，导致页岩的崩解和坍塌，从而发生井壁失稳的问题，增加了非生产时间和施工成本
。
[0004]钻井液作为钻井工艺的核心，其优良的抑制性对井壁的稳定性维持和巩固具有至关重要的作用
。
而钻井液体系的抑制性能发挥，依赖于配制钻井液体系的抑制剂
。
当前，国内油气田开发常用的水基钻井液抑制剂，主要分为无机盐
、
聚胺
、
表面活性剂
、
阳离子聚合物等
。
[0005]其中，
KCl
作为无机盐类抑制剂的代表，具有采购成本较低的特点
。
但是，其在强造浆段，大量采用无机盐容易导致钻井液受到污染，钻井液胶体的稳定性易受到破坏，造成钻井液失水控制困难，流变性问题突出，同时后续起钻过程中容易导致起下钻困难，划眼频繁
。
[0006]聚胺类抑制剂的抑制性能好，防塌能力突出，但其耐温性能不足
。
例如中国专利文献公开的名称为“一种叔胺封端的环保型超支化聚胺插层抑制剂的合成及水基钻井液”（公开号
CN114524944A
，公开日
2022
年
05
月
24
日）的技术，其公开了一种超支化胺作为钻井液的抑制剂，主要原料为含有多烯键的酯类物质
、
含伯胺和仲胺的氨基酸类物质和低分子量的醇类物质，封端试剂为1‑
甲基
‑2‑
丙烯
‑1‑
氨基甲醇或1‑
乙基
‑2‑
丙烯
‑1‑
氨基甲醇
。
[0007]表面活性剂常用于页岩水化抑制，其主要原理是表面活性剂的亲水基团通过氢键或静电作用吸附在粘土矿物表面，表面活性剂的疏水基团则超外形成疏水层，达到隔离水分子的作用
。
例如中国专利文献公开的名称为“一种植物提取物作为页岩水化抑制剂的应用”（公开号
CN115678514A
，公开日
2023
年
02
月
03
日）的技术，其公开了一种植物提取物的皂甙提取物，该化合物具有一定的表面活性，能够吸附在粘土矿物表面达到界面改性和润湿反转的效果，从而抑制页岩表面水化
。
[0008]阳离子聚合物抑制剂，通过在井壁和岩屑表面吸附中和电荷来抑制粘土矿物的水化
、
膨胀
、
分散和运移
。
例如，中国专利文献公开的名称为“一种聚合离子液体抑制剂及其制备方法与应用”（公开号
CN114835850A
，公开日
2022
年
08
月
02
日）的技术，其公开了一种以1‑
乙烯基
‑3‑
氨丙基咪唑溴
、
丙烯酰胺
、
二甲基二烯丙基氯化铵为主要原料制备聚合物抑制剂
。
然而，阳离子聚合物抑制剂通过在抑制粘土矿物的水化
、
膨胀
、
分散和运移方面效果虽
然较好，但大分子量的抑制剂容易导致钻井液体系粘度较高，钻井液流型调控困难
。
[0009]基于以上现状，开发新型具有抑制性强
、
分子量适中
、
不影响原浆体流变性的水基钻井液用页岩抑制剂具有重要意义
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的技术目的在于，解决上述水基钻井液所用页岩抑制剂所存在的技术问题，提供一种抑制页岩发生水化膨胀或分散效果优异的阳离子聚合物抑制剂，以及该抑制剂的制备方法
。
[0011]为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是，一种水基钻井液用页岩抑制剂，所述页岩抑制剂的分子量为
5000
～
100000
，结构通式如下：；其中，
R
为甲基
、
乙基或丙基中的任一种；
R
’
为
C4
～
C20
的长链烷基；
R”为带刚性环的烷烃或芳烃；
X
—
为
Cl
—
或
Br
—
。
[0012]所述页岩抑制剂是由摩尔比为
0.5
～
0.95
：
0.0475
～
0.25
：
0.0025
～
0.25
的
N,N,N',N'
‑
四烷基乙二胺
、
长链烷基伯胺和带刚性环伯胺复配而成
。
[0013]优选的，所述
N,N,N',N'
‑
四烷基乙二胺为
N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺
、N,N,N',N'
‑
四乙基乙二胺
、N,N,N',N'
‑
四丙基乙二胺（
CAS
号为
68555
‑
41
‑9）中的任一种
。
[0014]优选的，所述长链烷基伯胺为正丁胺
、
正戊胺
、
正己胺
、
正庚胺
、
正辛胺
、
正壬胺
、
正癸胺
、
正十一胺
、
正十二胺
、
正十三胺
、
正十四胺
、
正十五胺
、
正十六胺
、
正十七胺
、
正十八胺
、
正十九胺
、
正二十胺中的任一种
。
[0015]优选的，所述带刚性环伯胺为环己基胺
、
苄基胺
、
氨甲基吩噻嗪中的任一种
。
[0016]一种上述水基钻井液用页岩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水基钻井液用页岩抑制剂，其特征在于，所述页岩抑制剂的分子量为
5000
～
100000
，结构通式如下：；其中，
R
为甲基
、
乙基或丙基中的任一种；
R
’
为
C4
～
C20
的长链烷基；
R”为带刚性环的烷烃或芳烃；
X
—
为
Cl
—
或
Br
—
。2.
根据权利要求1所述水基钻井液用页岩抑制剂，其特征在于，所述页岩抑制剂是由摩尔比为
0.5
～
0.95
：
0.0475
～
0.25
：
0.0025
～
0.25
的
N,N,N',N'
‑
四烷基乙二胺
、
长链烷基伯胺和带刚性环伯胺复配而成
。3.
根据权利要求2所述水基钻井液用页岩抑制剂，其特征在于，所述
N,N,N',N'
‑
四烷基乙二胺为
N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺
、N,N,N',N'
‑
四乙基乙二胺
、N,N,N',N'
‑
四丙基乙二胺中的任一种
。4.
根据权利要求2所述水基钻井液用页岩抑制剂，其特征在于，所述长链烷基伯胺为正丁胺
、
正戊胺
、
正己胺
、
正庚胺
、
正辛胺
、
正壬胺
、
正癸胺
、
正十一胺
、
正十二胺
、
正十三胺
、
正十四胺
、
正十五胺
、
正十六胺
、
正十七胺
、
正十八胺
、
正十九胺
、
正二十胺中的任一种
。5.
根据权利要求2所述水基钻井液用页岩抑制剂，其特征在于，所述带刚性环伯胺为环己基胺
、
苄基胺
、
氨甲基吩噻嗪中的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹洁，吴玉君，唐睿，王权阳，文科，李振，杨路，曾成，江定川，陈虹霓，
申请(专利权)人：中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，
类型：发明
国别省市：