CN105038738A - 一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂及其制备方法。主要解决了现有抑制剂在抑制泥页岩水化方面抗温性和稳定性差的问题。该抑制剂其组分及配比按重量百分比如下：单体A为1～2％；单体B为1～1.5％；引发剂为0.15％。该钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂的制备方法，包括以下步骤：（1）、在三口烧瓶中按比例加入水溶液和单体A；（2）、待升温至60℃后，逐滴加入引发剂和单体B；（3）、等单体B加入完毕后，将温度升高至70℃，回流反应一定时间，冷却至室温后即得到抗高温泥页岩抑制剂。该钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂，能够提高水基钻井液对泥页岩的抑制作用，减少井下复杂，提高抗温性及井壁稳定性。

Description

一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井用水溶性有机聚合物类合成制备技术领域，尤其是一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂及其制备方法。
背景技术
泥页岩地层井壁不稳定是钻井工程中经常遇到的一个技术难题，这一技术难题每年给世界石油工业造成至少约6亿美元的损失，消耗的时间约占钻井总时间的5%～6%。据统计资料显示，泥页岩地层占所钻总地层的70%，90%以上的井壁失稳问题都发生在泥页岩地层。水敏性活性泥岩、软泥岩极易水化膨胀而导致缩径、坍塌、钻头泥包和卡钻等井下复杂，同时，活性泥页岩的水化分散还会引起钻井液中黏土含量上升，微米、亚微米固相颗粒增多，导致钻井液粘切升高、性能恶化，井壁上出现虚泥饼。硬脆性泥页岩在沉积过程中会形成较为明显的层理，伊利石及伊蒙混层含量较高且微裂缝十分发育，与钻井液接触后，滤液在毛细管及正压差作用下会优先从渗透性较好的微裂缝进入地层内部，伊利石易产生表面水化，伊蒙混层发生层间散裂，致使地层孔隙压力增大，使地层微裂缝出现延伸、扩展和相互连通，最终破坏地层压力平衡而导致剥落、掉块甚至井塌等情况。
油基钻井液在抑制泥页岩水化分散方面有着水基钻井液无可比拟的优势，但油基钻井液又存在着高成本和危害环境等问题。为满足环保要求和降低钻井液成本，国内外一直在研制一种具有油基钻井液性能的水基钻井液体系，着重提高水基钻井液的抑制防塌性。近年来，国内外的一些研究者相继开发了一系列与油基钻井液性能相当的高性能水基钻井液体系。这些体系的主抑制剂是一种新型的低聚物—胺类化合物，这种抑制剂在抑制泥页岩水化方面性能突出，但是由于其特殊结构，分子链在井底高温条件下容易断裂，使得抗温性普遍较低。因此需要对聚胺的分子结构进行重新设计，提高其抗温性和稳定性，研制一种抗温性和稳定性更强的高效泥页岩抑制剂，促进水基钻井液技术的进一步发展，满足深井和超深井的勘探开发需要。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的现有抑制剂在抑制泥页岩水化方面抗温性和稳定性差的问题，而提供一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂。该钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂，能够提高水基钻井液对泥页岩的抑制作用，减少井下复杂，提高抗温性及井壁稳定性。本发明还提供了一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂的制备方法。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂，其组分及配比按重量百分比如下：单体A为1～2％；单体B为1～1.5％；引发剂为0.15％。
所述的单体A为聚醚二胺、二甲胺、三甲胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺中的一种；单体B为环氧氯丙烷、1,2-环氧氯丁烷、环氧氯己烷、环氧氯戊烷中的一种；引发剂为亚硫酸铵和/或过硫酸钾。
本发明还提供了一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）在三口烧瓶中按比例加入水溶液和单体A；
（2）待升温至60℃后，逐滴加入引发剂和单体B；
（3）等单体B加入完毕后，将温度升高至70℃，回流反应一定时间，冷却至室温后即得到抗高温泥页岩抑制剂。
所述步骤（1）中水溶液和单体A比例为100：1~100:2，回流反应4~7h。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂具有较强的泥页岩抑制能力，与水基钻井液具有良好的配伍性，清水回收率为17.3%的泥页岩，以质量体积比计算，加入1%本发明产品后180℃热滚16小时回收率大于95%；以高效泥页岩抑制剂为主剂，构建的高性能水基钻井液抗温达180℃，具有良好的抑制性能，可有效提高泥页岩地层井壁稳定能力和泥质含量较高储层的保护效果。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
准确称取192g蒸馏水，倒入三口烧瓶中，称取2g三乙烯四胺倒入三口烧瓶中，开动搅拌器开始搅拌，称取0.3g亚硫酸铵和过硫酸钾混合物（按质量比1:1混合），将混合后的引发剂置入滴液漏斗中，将混合物缓慢滴加到三口烧瓶中，滴加完后，将温度升至60℃，加入2.53g环氧氯丙烷，搅拌升温至70℃，反应4-5h冷却至室温后即得到抗高温泥页岩抑制剂产品。
实施例2
准确称192g蒸馏水，倒入三口烧瓶中，称取2g四乙烯五胺倒入三口烧瓶中，开动搅拌器开始搅拌，称取0.3g亚硫酸铵和过硫酸钾混合物（按质量比1:1混合），将混合后的引发剂置入滴液漏斗中，将混合物缓慢滴加到三口烧瓶中，滴加完后，将温度升至60℃，加入2.53g环氧氯丙烷，搅拌升温至70℃，反应4-5h冷却至室温后即得到抗高温泥页岩抑制剂产品。
实施例3：准确称取192g蒸馏水，倒入三口烧瓶中，称取2g多乙烯多胺倒入三口烧瓶中，开动搅拌器开始搅拌，称取0.3g亚硫酸铵和过硫酸钾混合物（按质量比1:1混合），将混合后的引发剂置入滴液漏斗中，将混合物缓慢滴加到三口烧瓶中，滴加完后，将温度升至60℃，加入2.53g环氧氯丙烷，搅拌升温至70℃，反应4-5h冷却至室温后即得到抗高温泥页岩抑制剂产品。
实例检验结果：
采用清水热滚回收率的方法评价实施方式中产品的抑制性能，取钻屑过6-10目标准筛，烘干至恒重，称取50g，加入到350mL清水中，在180℃条件下老化16h后过40目标准筛，筛余在105℃条件下烘干至恒重，称重，记为m。计算热滚后钻屑回收率，效果如下表1。
表1采用清水热滚回收率的方法实施方式中产品的抑制性能评价
序号 项目 热滚回收率，%
1 清水 17.3
2 清水+1%实例1 95.5
3 清水+1%实例2 92.3
4 清水+1%实例3 93.8
由表中数据可以看出，本发明的钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂，加入1%本发明产品后180℃热滚16小时回收率均大于92%，说明本发明产品具有良好的泥页岩抑制能力，可有效抑制泥页岩水化分散和膨胀。以高效泥页岩抑制剂为主剂，构建的高性能水基钻井液抗温达180℃，能有效避免泥页岩地层井壁剥落、坍塌和卡钻等事故。

Claims (4)

1.一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂，其组分及配比按重量百分比如下：单体A为1～2％；单体B为1～1.5％；引发剂为0.15％。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂，其特征在于：所述的单体A为聚醚二胺、二甲胺、三甲胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺中的一种；单体B为环氧氯丙烷、1,2-环氧氯丁烷、环氧氯己烷、环氧氯戊烷中的一种；引发剂为亚硫酸铵和/或过硫酸钾。
3.一种根据权利要求1所述的钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、在三口烧瓶中按比例加入水溶液和单体A；
（2）、待升温至60℃后，逐滴加入引发剂和单体B；
（3）、等单体B加入完毕后，将温度升高至70℃，回流反应一定时间，冷却至室温后即得到抗高温泥页岩抑制剂。
4.根据权利要求3所述的一种钻井液用抗高温高效泥页岩抑制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中水溶液和单体A比例为100：1~100:2，回流反应4~7h。
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