CN107698512A - 一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法，其步骤如下：a、将物质A和物质B摩尔比按2:1~2加入反应釜中，不断搅拌充分混合；b、将反应物冷却至100℃以下；c、然后减压至0.63kPa，升温至240℃，保持温度，反应2‑8h；d、停止加热，自然冷却形成棕黄色物质；e、将形成的棕黄色物质与物质C按质量比为1:1混合，搅拌0.5~2h，得到棕黄色液体，即为产物。采用本制备方法制备的抑制剂，与常规水基处理剂配伍性良好，对水基钻井液性能影响小，并且能有效强化水基钻井液的抑制能力，达到抑制水敏地层矿物水化分散的作用，从而降低钻井成本，保证钻井安全与速度。
Description
技术领域
本发明涉及钻井液用抑制剂技术领域，确切地说涉及一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法。
背景技术
泥岩、页岩等水敏性地层采用水基钻井液钻进时，地层矿物容易水化膨胀、分散，从而导致井壁失稳、钻井液流变性难以控制等问题。所以，钻井液体系的抑制性成为钻探水敏性地层的关键。同时，随着目前钻探的页岩气井范围不断扩大，数量不断增多，钻井液体系的抑制性成为了现场安全钻井的一个重要因素。
常用的水基钻井液抑制剂主要是钾盐、铵盐以及胺（铵）类聚合物抑制剂，虽然具有一定的抑制性，但是针对强分散的泥岩，抑制效果有限。且实际应用过程中，如果不能高效抑制泥岩的分散，分散后的粘土表面会迅速吸附抑制剂，导致抑制剂的有效含量迅速下降，从而导致钻井液的抑制能力迅速下降。
公开号为CN102504065A，公开日为2012年6月20日的中国专利文献公开了一种钻井液用聚胺抑制剂及其制备方法；将起始剂和敷酸剂置于反应器中，在常压及氮气保护下，向反应器中滴加磺酰化剂，进行磺酯化反应，反应时间为10～12小时，磺酯化温度为0～30℃，将反应物过滤，将滤液溶于水中，待静止分相后，取下层液体，减压蒸馏去除水，得端磺基酯化物；将端磺基酯化物滴加到装有胺化剂和沉淀剂的反应釜中进行胺化反应，反应2～3小时，胺化温度为70～90℃，将产物过滤，减压蒸馏脱除溶剂，得聚胺抑制剂；该添加剂适用于多种水基钻井液，能够很好的控制泥页岩的水化分散，有效降低由于泥页岩水化分散带来的钻井液增稠、钻井液性能恶化等问题，为实现安全高效钻井提供一定的保障。
但是，以上述专利文献为代表的常规抑制剂由于吸附能力有限，常常导致在高温下发生解吸附，从而导致高温下失去抑制作用。所以，为解决钻井液的抑制问题，必须研发专门针对水敏地层钻井的水基钻井液抗高温抑制剂，有效减少井壁失稳和岩屑水化分散，满足现场水敏性地层优质安全快速钻井的技术需要，提高勘探开发效益。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法，采用本制备方法制备的抑制剂，与常规水基处理剂配伍性良好，对水基钻井液性能影响小，并且能有效强化水基钻井液的抑制能力，达到抑制水敏地层矿物水化分散的作用，从而降低钻井成本，保证钻井安全与速度。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
a、将物质A和物质B摩尔比按2:1~2加入反应釜中，不断搅拌充分混合；
b、将反应物冷却至100℃以下；
c、然后减压至0.63kPa，升温至240℃，保持温度，反应2-8h；
d、停止加热，自然冷却形成棕黄色物质；
e、将形成的棕黄色物质与物质C按质量比为1:1混合，搅拌0.5~2h，得到棕黄色液体，即为产物。
物质A为有机羧酸类的妥尔油、松香酸、芥酸或硬脂酸。
物质B为二乙烯三胺，三乙烯二胺，三乙烯四胺或四乙烯五胺。
物质C为水、乙二醇单丁醚、乙二醇二丁醚、乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯的多种混合物。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
经过实施例的验证，可以得知其具有如下技术效果：
1、咪唑啉类黏土抑制剂的加入，可使钻井液页岩回收率高达98.12%，保持钻井液体系的流变性与滤失性能稳定；
2、咪唑啉类黏土抑制剂与常规处理剂配伍性良好，对钻井液的性能影响不大，钻井液流变性能较好；
3、咪唑啉类黏土抑制剂具有良好的抗温性，抗温性达150℃。
综上所述，采用本方法制备的聚酰胺抑制剂具有抗高温、抑制效果显著、对流变性影响小等特点，适用于各种水基钻井液体系。不但可以防止水敏地层黏土矿物水化分散、膨胀导致的井壁失稳问题，还可以有效稳定钻井液体系的流变性，避免发生性能失控。此外，该抑制剂在钻井液体系中，加量与维护用量小，费用低，可以大幅节省钻井液成本。随着复杂地质条件下钻井规模的不断扩大，该聚酰胺抑制剂市场应用前景广阔，具有良好的经济效益。
具体实施方式
实施例1：
将芥酸A和二乙烯三胺B（摩尔比按2: 1.2）加入反应釜中，不断搅拌使之充分混合。
将反应物冷却至100℃以下。
然后减压至0.6kPa，升温至240℃，保持温度，反应约4h。
停止加热，让产物自然冷却，形成棕黄色物质
将形成的棕黄色物质与乙二醇二丁醚按质量比1:1混合，搅拌30min，得到棕黄色液体，即为产物。
实施例2：
将芥酸A和三乙烯四胺B（摩尔比按2: 1.5）加入反应釜中，不断搅拌使之充分混合。
将反应物冷却至100℃以下。
然后减压至0.7kPa，升温至240℃，保持温度，反应约6h。
停止加热，让产物自然冷却，形成棕黄色物质
将水、乙醇、乙酸乙酯按照（15:50:35，质量比）的比例混合，将混合物与中的棕黄色物质按照50：50的质量比混合，搅拌1h得到的棕黄色液体即为最终产品。
实施例3：
将妥尔油A和二乙烯三胺B（摩尔比按2: 1.05）加入反应釜中，不断搅拌使之充分混合。
将反应物冷却至100℃以下。
然后减压至0.6kPa，升温至240℃，保持温度，反应约6h。
停止加热，让产物自然冷却，形成棕黄色物质
将水、乙二醇丁醚、乙酸乙酯按照（5:50:45，质量比）的比例混合，将混合物与中的棕黄色物质按照40：60的质量比混合，搅拌30min得到的棕黄色液体即为最终产品。
实施例4：
将硬脂酸A和三乙烯二胺B（摩尔比按2: 1.3）加入反应釜中，不断搅拌使之充分混合。
将反应物冷却至100℃以下。
然后减压至0.5kPa，升温至240℃，保持温度，反应约8h。
停止加热，让产物自然冷却，形成棕黄色物质
将水、乙二醇丁醚、甲醇按照（5:85:10，质量比）的比例混合，将混合物与（4）中的棕黄色物质按照50：50的质量比混合，搅拌30min得到的棕黄色液体即为最终产品。
实施例性能评价方法
1、淡水基浆的配置
1000mL水中加入6%膨润土和0.3%无水碳酸钠，高速搅拌1h，常温下养护24h。
2、咪唑啉类黏土抑制剂对水化基浆的抑制实验
取两份400mL淡水基浆，其中一份加入一定量的咪唑啉类黏土抑制剂（实施例1），在低速搅拌器（1000rpm/min）上搅拌30min，即为试样浆。将试样浆与淡水基浆在常温下养护24小时，分别测定试样浆与淡水基浆的流变性，结果见表1：
表1 试样浆与基浆的流变性对比
由表1可见，1%的抑制剂使6%的膨润土浆的表观黏度下降46.34%，塑性粘度下降50.00%，初切下降62.50%，终切下降63.64%。这表明，咪唑啉抑制剂对已经水化分散的膨润土浆具有较好的抑制作用。
3、咪唑啉类黏土抑制剂滚动回收率实验
取5份350mL蒸馏水，其中四份分别加入1%的咪唑啉抑制剂（实施例2），6% 市售有机胺抑制剂7%氯化钾以及40%的常用抑制剂甲酸钾，在低速搅拌器（1000rpm/min）上搅拌10min。将四份液体倒入老化罐中，再分别加入50g泥页岩岩屑。在150℃下测定四份液体的滚动回收率，结果如表2：
表2 咪唑啉抑制剂与其他常用抑制剂泥页岩岩屑滚动回收率对比
由表2可见，清水的岩屑滚动回收率仅为15.74%，而常规抑制剂6% 有机胺的滚动回收率为74.48%，7%氯化钾为26.58%，40%甲酸钾为48.42%。而仅加入1%的咪唑啉抑制剂，岩屑滚动回收率为84.87%。实验结果表明，咪唑啉抑制剂在150℃环境下，具有优异的抑制泥岩水化分散的能力。
4、咪唑啉类黏土抑制剂对钻井液体系综合性能的影响
表3 咪唑啉类黏土抑制剂对钻井液体系综合性能的影响
| 体系组成 | 基础磺化体系 | 磺化体系-1 | 磺化体系-2 | 磺化体系-3 |
| 膨润土，% | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 实施例3#，% | 1 | 0.5 | 0 | |
| 实施例4#，% | 0 | 0.5 | 1 | |
| SMP-2,% | 4 | 4 | 4 | 4 |
| SPNH,% | 2 | 2 | 2 | 2 |
| RSTF,% | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 防卡润滑剂，% | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 性能 | 150℃老化16h | 150℃老化16h | 150℃老化16h | 150℃老化16h |
| 密度，g/ml | 2.1 | 2.1 | 2.1 | 2.1 |
| AV/ mPa.s | 52 | 46 | 47.5 | 49.5 |
| PV/ mPa.s | 47 | 42 | 41 | 45 |
| YP/Pa | 5 | 4 | 6.5 | 4.5 |
| Gel/(10’/10”) | 1.5/4.5 | 1/3.5 | 2/5 | 1.5/4 |
| FL/HPHT | 8.6 | 9.0 | 8.4 | 8.6 |
| 滚动回收率，% | 77.42 | 95.32 | 96.46 | 96.18 |
由表3可以看出，普通磺化体系中加入咪唑啉抑制剂后，滚动回收率明显升高，表明了咪唑啉抑制剂具有良好的抑制效果，可以大幅提升磺化钻井液的抑制性。与基础磺化体系的流变性与滤失造壁性相比，加入咪唑啉抑制剂后，钻井液体系的流变性与滤失造壁性没有明显变化，说明咪唑啉抑制剂对钻井液体系的流变性与滤失造壁性影响很小，该抑制剂具有良好的配伍性。
Claims (4)
1.一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
a、将物质A和物质B摩尔比按2:1~2加入反应釜中，不断搅拌充分混合；
b、将反应物冷却至100℃以下；
c、然后减压至0.63kPa，升温至240℃，保持温度，反应2-8h；
d、停止加热，自然冷却形成棕黄色物质；
e、将形成的棕黄色物质与物质C按质量比为1:1混合，搅拌0.5~2h，得到棕黄色液体，即为产物。
2.根据权利要求1所述的一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法，其特征在于：物质A为有机羧酸类的妥尔油、松香酸、芥酸或硬脂酸。
3.根据权利要求1所述的一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法，其特征在于：物质B为二乙烯三胺，三乙烯二胺，三乙烯四胺或四乙烯五胺。
4.根据权利要求1所述的一种用于钻井液的咪唑啉抑制剂的制备方法，其特征在于：物质C为水、乙二醇单丁醚、乙二醇二丁醚、乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯的多种混合物。
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|---|---|---|---|---|
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