CN102408883B - 钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法，包括以下步骤：1）室温下将80～120重量份的聚合醇、20～40份胺化试剂和12～20份金属催化剂置于反应釜中，通氢气加压到2.4～2.6MPa；2）在40～60min内升温至220～240℃，保持3～4h反应时间；3）冷却泄压，过滤除掉金属催化剂，蒸馏脱水；4）将脱水后的产物在0～10℃条件下与高温保护剂和酸性调节剂混合反应均匀，得到钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂。该方法原料易得并且成本较低，有利于现场推广应用。用该方法制备的钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂具有很强的抑制泥页岩水化分散的能力，并具有优异的抗高温能力。

Description

钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法

技术领域

本发明涉及石油、天然气、煤层气开采领域，特别是涉及一种钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂。

背景技术

随着对油气资源需求的不断扩大，复杂井的数量也不断增加，进而对钻井液也提出了新的要求。其中，泥页岩的稳定性问题一直是钻井液发展的一个重大难题，每年世界各地的钻井公司因为泥页岩的稳定性问题导致的缩径、卡钻、钻头泥包等钻井事故造成的经济损失数目巨大。

在过去几十年的发展中，油基钻井液一直都是解决泥页岩的水化膨胀问题的理想选择，但是随着工业的发展，油基钻井液的使用越来越受到限制，尤其是针对其环保方面的限制。因此，研发人员将更多的目光投向水基钻井液的发展，希望能够开发一种新型的高性能水基钻井液，一方面能解决油基钻井液的环保问题，同时其性能又能非常接近于油基钻井液，从而最终取代油基钻井液。

实现这一目标的关键是发先开发出一种卓越的泥页岩抑制剂，真正大幅度提高水基钻井液的抑制水平，聚胺抑制剂正是为解决这一目标而开发的是一种高效的泥页岩抑制剂。但是现有的聚胺抑制剂成本较高，并且没有涉及其抗高温能力的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够抗高温，同时有效地抑制泥页岩水化分散的钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

一种钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法，包括以下步骤：

1)室温下将80～120份(重量份)低分子量的聚合醇、20～40份胺化试剂和12～20份金属催化剂置于反应釜中，通氢气加压到2.4～2.6MPa；

2)在40～60min内升温至220～240℃，保持3～4h反应时间；

3)冷却泄压，过滤除掉金属催化剂，蒸馏脱水；

4)将脱水后的产物在0～10℃条件下与高温保护剂和酸性调节剂混合反应均匀，得到钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂。

优选的是，所述低分子量的聚合醇、胺化试剂和金属催化剂的用量分别为100份、30份和16份。

所述的低分子量聚合醇为分子量为200、400和600的聚乙二醇中的至少一种。优选的是，所述的低分子量聚合醇为聚乙二醇200和聚乙二醇400，二者的重量份之比为1∶1。

所述的胺化试剂为浓度20％的浓氨水；所述的金属催化剂为Ni、Cu、Cr和Mo的混合物，四者的重量比为75∶21∶2∶2。

在所述步骤4)中，脱水后的产物、高温保护剂和酸性调节剂的重量份之比为100∶20∶20。其中，所述高温保护剂为聚乙二醇6000、10000中的一种或者它们的混合物；所述的酸性调节剂为硫酸、柠檬酸、盐酸、磷酸、乙酸中的一种或它们的混合物。优选的是，所述酸性调节剂为浓度20％的硫酸。

本发明制备方法，原料易得并且成本较低，有利于现场推广应用。用该方法制备的钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂为浅黄色或白色粘性液体，与现有胺类抑制剂相比，其具有以下优点：

1、具有很强的抑制泥页岩水化分散的能力，能有效解决泥页岩地层的严重垮塌和膨胀缩径以及严重造浆问题；

2、具有优异的抗高温能力，在200℃高温下仍然具有良好的抑制性。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的聚胺盐抑制剂的制备方法进行具体说明，其中所述份数均为重量份。

实施例1(合成实例)

室温下将50份聚乙二醇200，50份聚乙二醇400，16份金属催化剂(Ni、Cu、Cr和Mo的混合物，比例为75∶21∶2∶2)，30份浓度20％的氨水置于反应釜中，通氢气加压到2.4～2.6MPa，40～60min内升温到220～240℃，保持3～4h反应时间，然后冷却泄压，过滤除掉金属催化剂，蒸馏脱水得到端基胺类产品。然后将100份该产品在0～10℃低温条件下与20份高温保护剂聚乙二醇6000和20份酸性调节剂浓度20％硫酸混合反应均匀，即得钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂，其外观为白色粘性液体。

实施例2(抑制评价)

该实例所用聚胺盐抑制剂为实施例1制得的产品，采用膨润土污染实验测试该产品抑制膨润土水化分散的能力。测试方法为：分别配置400ml自来水和体积份数为2％的聚胺盐溶液，调节pH值9～10，加入20g干燥膨润土，中速搅拌30min，利用旋转粘度计测试体系的600转、300转、6转和3转的读数，然后在滚子炉内93℃条件下滚动16h，冷却，中速搅拌30min，用旋转粘度计测试体系的600转、300转、6转和3转读数。继续加入膨润土，重复以上过程，直到发现体系的粘度明显上升。表1～4为膨润土污染的测试结果，粘度上升越小，表明产品的抑制能力越强。

表1

*读数大于300为超出测量范围。

表2

表3

表4

实施例3(抗温性能)

该实例所用的聚胺盐抑制剂为实例1制得的产品。利用钻屑滚动回收率实验考察了体积份数为2％的聚胺盐溶液在不同温度下的抑制性能，测试结果见表5，由表中数据可知，在93～200℃范围内，聚胺盐溶液的钻屑回收率一直稳定保持在较高的水平，表明该产品具有优异的抗温性能。

表5

Claims (6)

1.一种钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法，包括以下步骤：

1）室温下将80～120重量份的聚合醇、20～40份胺化试剂和12～20份金属催化剂置于反应釜中，通氢气加压到2.4～2.6MPa；

2）在40～60min内升温至220～240℃，保持3～4h反应时间；

3）冷却泄压，过滤除掉金属催化剂，蒸馏脱水；

4）将脱水后的产物在0～10℃条件下与高温保护剂和酸性调节剂混合反应均匀，得到钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂,

其中所述的聚合醇为分子量为200、400和600的聚乙二醇中的至少一种；

所述的胺化试剂为20%的浓氨水；

所述的金属催化剂为Ni、Cu、Cr和Mo的混合物，四者的重量比为75：21：2：2，

所述高温保护剂为聚乙二醇6000、10000中的一种或者它们的混合物。

2.根据权利要求1所述的钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法，其特征是所述的聚合醇、胺化试剂和金属催化剂的用量分别为100份、30份和16份。

3.根据权利要求1所述的钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法，其特征是所述的聚合醇为聚乙二醇200和聚乙二醇400，二者的重量份之比为1：1。

4.根据权利要求1所述的钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法，其特征是：在所述步骤4）中，脱水后的产物、高温保护剂和酸性调节剂的重量份之比为100：20：20。

5.根据权利要求4所述的钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法，其特征是：所述的酸性调节剂为硫酸、柠檬酸、盐酸、磷酸、乙酸中的一种或它们的混合物。

6.根据权利要求5所述的钻井液用抗高温聚胺盐抑制剂的制备方法，其特征是：所述酸性调节剂为浓度20%的硫酸。