CN103965843A - 水基钻井液用多效抑制剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水基钻井液用多效抑制剂及其制备方法，由环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯腈及催化剂制备而成，按质量份数，所述环氧乙烷50～70份、环氧丙烷40～60份、丙烯腈30～40份、催化剂6～10份。所述催化剂为Ni-Al的混合物3～5份和氢氧化钾3～5份。本发明的水基钻井液用多效抑制剂可应用于淡水钻井液、氯化钠、氯化钾盐水钻井液及有机盐钻井液体系。多效抑制剂具有合适的分子量，醇羟基增加水溶性，使其容易镶嵌于粘土矿物晶层之间，达到强抑制粘土水化分散的要求；以C-C为主链的内在结构，不易高温降解；胺基中的孤电子对容易吸附在金属表面上，形成一层保护膜，从而达到防腐的作用；胺基和醇羟基形成酸碱缓冲对，稳定钻井液体系pH值。

Description

水基钻井液用多效抑制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井领域，特别是涉及水基钻井液用多效抑制剂及其制备方法。
背景技术
水基钻井液用多效抑制剂是一种非离子胺基抑制剂，主要功能是抑制地层粘土和钻屑水化，该抑制剂相对于其它抑制剂，抑制性更强，有利于抑制泥页岩地层膨胀和分散；对钻井液的pH值有很好的缓冲作用，对钻具有良好保护作用。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种应用于水基钻井液，对粘土水化分散具有强抑制性，对钻井液pH值具有缓冲作用，对钻具有保护作用的多效抑制剂。
本发明的另一个目的是提供一种上述多效抑制剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种水基钻井液用多效抑制剂，由环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯腈及催化剂制备而成，按质量份数，所述环氧乙烷50～70份、环氧丙烷40～60份、丙烯腈30～40份、催化剂6～10份。
所述催化剂为Ni-Al的混合物3～5份和氢氧化钾3～5份。
所述Ni-Al的混合物的质量配比分数为45:55～55:45。
上述的水基钻井液用多效抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
1)按配比将环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯腈放入聚合反应釜内，50～70℃反应4-6h；
2)向反应釜中加入催化剂，通氢气加压到5±0.5MPa，115～125℃反应2～4h；
3)冷却泄压，过滤除去金属催化剂，蒸馏脱水；
4)脱水产物室温下与聚乙二醇45～55质量份数混合均匀，得到透明粘稠液体，即水基钻井液用多效抑制剂。
本发明的水基钻井液用多效抑制剂可应用于淡水钻井液、氯化钠、氯化钾盐水钻井液及有机盐钻井液体系。多效抑制剂具有合适的分子量，醇羟基增加水溶性，使其容易镶嵌于粘土矿物晶层之间，达到强抑制粘土水化分散的要求；以C-C为主链的内在结构，不易高温降解；胺基中的孤电子对容易吸附在金属表面上，形成一层保护膜，从而达到防腐的作用；胺基和醇羟基形成酸碱缓冲对，稳定钻井液体系pH值。
附图说明
图1是本发明的抗酸性评价示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的多效抑制剂的制备方法进行具体说明。
本发明的水基钻井液用多效抑制剂，由环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯腈及催化剂制备而成，按质量份数，所述环氧乙烷50～70份、环氧丙烷40～60份、丙烯腈30～40份、催化剂6～10份。
所述催化剂为Ni-Al的混合物3～5份和氢氧化钾3～5份。
所述Ni-Al的混合物的质量配比分数为45:55～55:45。
上述的水基钻井液用多效抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
1)按配比将环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯腈放入聚合反应釜内，50～70℃反应4-6h；
2)向反应釜中加入催化剂，通氢气加压到5±0.5MPa，115～125℃反应2～4h；
3)冷却泄压，过滤除去金属催化剂，蒸馏脱水；
4)脱水产物室温下与聚乙二醇45～55质量份数混合均匀，得到透明粘稠液体，即水基钻井液用多效抑制剂。
实施例1(合成实例)
1)将60g环氧乙烷、50g环氧丙烷、35g丙烯腈放入聚合反应釜内，60℃反应5h；
2)向反应釜中加入催化剂Ni-Al的混合物4g(所述Ni-Al的混合物的质量配比分数为45:55～55:45)，氢氧化钾3g，通氢气加压到5MPa，120℃反应3h；
3)冷却泄压，过滤除去金属催化剂，蒸馏脱水；
4)脱水产物室温下与聚乙二醇50g混合均匀，得到水基钻井液用多效抑制剂。
实施例2(抑制性评价)
实验条件：分别在0.8％的多效抑制剂水溶液和ULTRAHIB水溶液中加入钙土，70℃滚动16h测三转的读值，以此评价多效抑制剂的抑制性。实验结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，多效抑制剂的抑制效果非常突出，膨润土浓度在35％以下，其水溶液粘度没有变化，膨润土容量限达到35％，而ULTRAHIB水溶液中，当膨润土浓度低于30％时，粘度没有变化，达到35％时，粘度有所提高。这表明多效抑制剂的抑制性优于ULTRAHIB。
实施例3(抗酸性评价)
在相同体积的1％的ULTRAHIB水溶液和1％多效抑制剂水溶液中，分别逐滴加入0.5M的柠檬酸，用pH计测定溶液pH值的变化，其结果见图1。
由图1可以看出，体系的pH值随酸都是平缓过度，然后产生一个突变点，而不同于普通的水溶液，这表明：多效抑制剂和ULTRAHIB对酸都具有缓冲效果，且多效抑制剂缓冲效果优于ULTRAHIB。
实施例4(防腐蚀性评价)
在7％的KCl溶液中分别1％ULTRAHIB和多效抑制剂，配制实验用溶液，分别放入同种铁钉，比较其缓蚀性能，实验结果如表2。
由表2可以看出，无论ULTRAHIB和多效抑制剂都具有较好的缓蚀性能，能有效的抵抗盐水对铁钉的腐蚀,从而可以达到保护钻具的目的。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种水基钻井液用多效抑制剂，其特征在于，由环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯腈及催化剂制备而成，按质量份数，所述环氧乙烷50～70份、环氧丙烷40～60份、丙烯腈30～40份、催化剂6～10份。
2.根据权利要求1所述的水基钻井液用多效抑制剂，其特征在于，所述催化剂为Ni-Al的混合物3～5份和氢氧化钾3～5份。
3.根据权利要求2所述的水基钻井液用多效抑制剂，其特征在于，所述Ni-Al的混合物的质量配比分数为45:55～55:45。
4.如权利要求1所述的水基钻井液用多效抑制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按配比将环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯腈放入聚合反应釜内，50～70℃反应4-6h；
2)向反应釜中加入催化剂，通氢气加压到5±0.5MPa，115～125℃反应2～4h；
3)冷却泄压，过滤除去金属催化剂，蒸馏脱水；
4)脱水产物室温下与聚乙二醇45～55质量份数混合均匀，得到透明粘稠液体，即水基钻井液用多效抑制剂。
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