一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油鉆井用水溶性有機聚合物類合成制備技術領域，尤其是一種鉆井 液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 泥頁巖地層井壁不穩定是鉆井工程中經常遇到的一個技術難題，這一技術難題每 年給世界石油工業造成至少約6億美元的損失，消耗的時間約占鉆井總時間的5%~6%。據 統計資料顯示，泥頁巖地層占所鉆總地層的70%，90%以上的井壁失穩問題都發生在泥頁 巖地層。水敏性活性泥巖、軟泥巖極易水化膨脹而導致縮徑、坍塌、鉆頭泥包和卡鉆等井下 復雜，同時，活性泥頁巖的水化分散還會引起鉆井液中黏土含量上升，微米、亞微米固相顆 粒增多，導致鉆井液粘切升高、性能惡化，井壁上出現虛泥餅。硬脆性泥頁巖在沉積過程中 會形成較為明顯的層理，伊利石及伊蒙混層含量較高且微裂縫十分發育，與鉆井液接觸后， 濾液在毛細管及正壓差作用下會優先從滲透性較好的微裂縫進入地層內部，伊利石易產生 表面水化，伊蒙混層發生層間散裂，致使地層孔隙壓力增大，使地層微裂縫出現延伸、擴展 和相互連通，最終破壞地層壓力平衡而導致剝落、掉塊甚至井塌等情況。
[0003] 油基鉆井液在抑制泥頁巖水化分散方面有著水基鉆井液無可比擬的優勢，但油基 鉆井液又存在著高成本和危害環境等問題。為滿足環保要求和降低鉆井液成本，國內外一 直在研制一種具有油基鉆井液性能的水基鉆井液體系，著重提高水基鉆井液的抑制防塌 性。近年來，國內外的一些研究者相繼開發了一系列與油基鉆井液性能相當的高性能水基 鉆井液體系。這些體系的主抑制劑是一種新型的低聚物一胺類化合物，這種抑制劑在抑制 泥頁巖水化方面性能突出，但是由于其特殊結構，分子鏈在井底高溫條件下容易斷裂，使得 抗溫性普遍較低。因此需要對聚胺的分子結構進行重新設計，提高其抗溫性和穩定性，研制 一種抗溫性和穩定性更強的高效泥頁巖抑制劑，促進水基鉆井液技術的進一步發展，滿足 深井和超深井的勘探開發需要。
【發明內容】
[0004] 本發明在于克服【背景技術】中存在的現有抑制劑在抑制泥頁巖水化方面抗溫性和 穩定性差的問題，而提供一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑。該鉆井液用抗高溫高效 泥頁巖抑制劑，能夠提尚水基鉆井液對泥頁巖的抑制作用，減少井下復雜，提尚抗溫性及井 壁穩定性。本發明還提供了一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑的制備方法。
[0005] 本發明解決其問題可通過如下技術方案來達到：一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖 抑制劑，其組分及配比按重量百分比如下：單體A為1~2% ;單體B為1~1. 5% ;引發劑 為 0? 15%〇
[0006] 所述的單體A為聚醚二胺、二甲胺、三甲胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺 中的一種；單體B為環氧氯丙烷、1，2-環氧氯丁烷、環氧氯己烷、環氧氯戊烷中的一種；引發 劑為亞硫酸銨和/或過硫酸鉀。
[0007] 本發明還提供了一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑的制備方法，包括以下步 驟： (1) 在三口燒瓶中按比例加入水溶液和單體A; (2) 待升溫至60°C后，逐滴加入引發劑和單體B; (3) 等單體B加入完畢后，將溫度升高至70°C，回流反應一定時間，冷卻至室溫后即得 到抗高溫泥頁巖抑制劑。
[0008] 所述步驟（1)中水溶液和單體A比例為100 :1~100:2,回流反應4~7h。
[0009] 本發明與上述【背景技術】相比較可具有如下有益效果：該鉆井液用抗高溫高效泥 頁巖抑制劑具有較強的泥頁巖抑制能力，與水基鉆井液具有良好的配伍性，清水回收率為 17. 3%的泥頁巖，以質量體積比計算，加入1%本發明產品后180°C熱滾16小時回收率大于 95% ;以高效泥頁巖抑制劑為主劑，構建的高性能水基鉆井液抗溫達180°C，具有良好的抑 制性能，可有效提高泥頁巖地層井壁穩定能力和泥質含量較高儲層的保護效果。
[0010]
【具體實施方式】： 下面將結合具體實施例對本發明作進一步說明： 實施例1 準確稱取192g蒸餾水，倒入三口燒瓶中，稱取2g三乙烯四胺倒入三口燒瓶中，開動攪 拌器開始攪拌，稱取〇. 3g亞硫酸銨和過硫酸鉀混合物(按質量比1:1混合)，將混合后的引 發劑置入滴液漏斗中，將混合物緩慢滴加到三口燒瓶中，滴加完后，將溫度升至60°C，加入 2. 53g環氧氯丙烷，攪拌升溫至70°C，反應4-5h冷卻至室溫后即得到抗高溫泥頁巖抑制劑 廣品。
[0011] 實施例2 準確稱192g蒸餾水，倒入三口燒瓶中，稱取2g四乙烯五胺倒入三口燒瓶中，開動攪 拌器開始攪拌，稱取〇. 3g亞硫酸銨和過硫酸鉀混合物(按質量比1:1混合)，將混合后的引 發劑置入滴液漏斗中，將混合物緩慢滴加到三口燒瓶中，滴加完后，將溫度升至60°C，加入 2. 53g環氧氯丙烷，攪拌升溫至70°C，反應4-5h冷卻至室溫后即得到抗高溫泥頁巖抑制劑 產品。
[0012] 實施例3 :準確稱取192g蒸餾水，倒入三口燒瓶中，稱取2g多乙烯多胺倒入三口 燒瓶中，開動攪拌器開始攪拌，稱取〇. 3g亞硫酸銨和過硫酸鉀混合物(按質量比1:1混合)， 將混合后的引發劑置入滴液漏斗中，將混合物緩慢滴加到三口燒瓶中，滴加完后，將溫度升 至60°C，加入2. 53g環氧氯丙烷，攪拌升溫至70°C，反應4-5h冷卻至室溫后即得到抗高溫 泥頁巖抑制劑產品。
[0013] 實例檢驗結果： 采用清水熱滾回收率的方法評價實施方式中產品的抑制性能，取鉆肩過6-10目標準 篩，烘干至恒重，稱取50g，加入到350mL清水中，在180°C條件下老化16h后過40目標準篩， 篩余在105°C條件下烘干至恒重，稱重，記為m。計算熱滾后鉆肩回收率，效果如下表1。
[0014] 表1采用清水熱滾回收率的方法實施方式中產品的抑制性能評價
由表中數據可以看出，本發明的鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑，加入1%本發明產 品后180°C熱滾16小時回收率均大于92%，說明本發明產品具有良好的泥頁巖抑制能力，可 有效抑制泥頁巖水化分散和膨脹。以高效泥頁巖抑制劑為主劑，構建的高性能水基鉆井液 抗溫達180°C，能有效避免泥頁巖地層井壁剝落、坍塌和卡鉆等事故。
【主權項】
1. 一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑，其組分及配比按重量百分比如下：單體A 為1~2% ;單體B為1~1.5% ;引發劑為0. 15%。2. 根據權利要求1所述的一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑，其特征在于：所述 的單體A為聚醚二胺、二甲胺、三甲胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺中的一種；單 體B為環氧氯丙烷、1，2-環氧氯丁烷、環氧氯己烷、環氧氯戊烷中的一種；引發劑為亞硫酸 銨和/或過硫酸鉀。3. -種根據權利要求1所述的鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑的制備方法，其特征 在于：包括以下步驟： (1) 、在三口燒瓶中按比例加入水溶液和單體A ; (2) 、待升溫至60°C后，逐滴加入引發劑和單體B ; (3) 、等單體B加入完畢后，將溫度升高至70°C，回流反應一定時間，冷卻至室溫后即得 到抗高溫泥頁巖抑制劑。4. 根據權利要求3所述的一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑的制備方法，其特征 在于：所述步驟（1)中水溶液和單體A比例為100 :1~100:2,回流反應4~7h。
【專利摘要】本發明涉及一種鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑及其制備方法。主要解決了現有抑制劑在抑制泥頁巖水化方面抗溫性和穩定性差的問題。該抑制劑其組分及配比按重量百分比如下：單體A為1～2％；單體B為1～1.5％；引發劑為0.15％。該鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑的制備方法，包括以下步驟：（1）、在三口燒瓶中按比例加入水溶液和單體A；（2）、待升溫至60℃后，逐滴加入引發劑和單體B；（3）、等單體B加入完畢后，將溫度升高至70℃，回流反應一定時間，冷卻至室溫后即得到抗高溫泥頁巖抑制劑。該鉆井液用抗高溫高效泥頁巖抑制劑，能夠提高水基鉆井液對泥頁巖的抑制作用，減少井下復雜，提高抗溫性及井壁穩定性。
【IPC分類】C09K8/24, C08G59/10, C09K8/12
【公開號】CN105038738
【申請號】CN201510410402
【發明人】劉永貴, 侯杰, 宋廣順, 宋濤, 張洋, 孫敏, 李海
【申請人】中國石油天然氣集團公司, 大慶石油管理局
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月14日