CN107794008A - 一种合成杂化多胺钻井液抑制剂及其制备方法 - Google Patents

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董汶鑫
黄进军
何珍
陈浩
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王雷雯
罗亚飞
卢俊峰
刘路漫
秦海
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Abstract

本发明公开了一种合成杂化多胺钻井液抑制剂及其制备方法，原料为：乙二胺、丙烯酸甲酯和甲醇；乙二胺混合电磁搅拌丙烯酸甲酯后加甲醇继续搅拌，然后放入的恒温水浴中反应，得到产物GCR，取甲醇溶解GCR，再加入己二胺，避光反应24h后减压蒸馏。本发明的优点在于：能够实现粘土矿物层内堵水排水的目的,可应用于阻止泥页岩水化所引发的一系列潜在工程问题，其抑制性强，具有优异的抗盐抗钙性能。

Description

一种合成杂化多胺钻井液抑制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种合成杂化多胺钻井液抑制剂及其制备方法。
背景技术
目前绝大多数原油开采来源于泥页岩。然而,在使用常规水基钻井液钻遇泥页岩时,常引发泥页岩水化膨胀与分散,并伴随不同严重程度的工程问题，如:卡钻、井壁失稳等。近年来,国内外学者研发了多种不同类型水基钻井液抑制剂,从抑制机理来分,可分为包被剂,封堵剂及抑制剂。其中,抑制剂旨在从根本上解决粘土水化问题,以顶替泥页岩矿物表面吸附水的方式,使亲水性粘土矿物体现出疏水性能。目前,市场上常用抑制剂主要为低分子聚胺及聚合多元醇,然而，实用效果较差。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种合成杂化多胺钻井液抑制剂及其制备方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种合成杂化多胺钻井液抑制剂的原料为：
1.8023～2.0075g的乙二胺；
22.8571～24.2910g的丙烯酸甲酯；
22.0206～23.9031g的甲醇。
作为优选，乙二胺AR为99.5％；丙烯酸甲酯AR为99.5％；甲醇AR为99.9％。
一种基于上述合成杂化多胺钻井液抑制剂的制备方法，包括如下步骤:
步骤1、称取1.8023～2.0075g乙二胺于250ml三口瓶中,在冰水浴、氮气保护条件下,混合电磁搅拌22.8571～24.2910g丙烯酸甲酯,搅拌时间30分钟。
步骤2、用恒压滴液漏斗滴加22.0206～23.9031g甲醇,继续搅拌27min后,将三口瓶放入39℃的恒温水浴中,反应16～18小时。
步骤3、旋转减压蒸馏70分钟得到淡黄色透明液体即中间产物GCR。
步骤4、取甲醇以质量比4：1溶解GCR,在冰水浴，氮气保护条件下，用恒压滴液漏斗滴入与甲醇等质量的己二胺,滴加速度为0.5ml/s.
步骤5、用黑色纺布遮蔽反应室,23℃下避光反应24h，反应24h后，减压蒸馏，除去多余的乙二胺及甲醇，即得到无色透明液体即抑制剂。
与现有技术相比本发明的优点在于：能够实现粘土矿物层内堵水排水的目的,可应用于阻止泥页岩水化所引发的一系列潜在工程问题，其抑制性强，具有优异的抗盐抗钙性能。
附图说明
图1为本发明实施例抑制剂抑制泥页岩心水化的性能线形图；
图2为抑制剂对膨润土基浆抗盐能力影响线形图；
图3为抑制剂对膨润土基浆抗钙能力影响线形图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。
一种合成杂化多胺钻井液抑制剂，基于粘土矿物表面水化机理,发明人设计并合成了一种具有一定三维结构的低分子量支化聚合物,其分子核心为具备一定疏水性能的烷基与酰胺基团杂合体,端基为强极性正电性氨基基团,依靠两端拉紧粘土矿物层间距,中部排水，实现粘土矿物层内堵水排水的目的。
合成杂化多胺钻井液抑制剂的原料为：
2.0075g乙二胺AR为99.5％；
22.8571g丙烯酸甲酯AR为99.5％；
22.0206g甲醇AR为99.9％。
一种基于上述合成杂化多胺钻井液抑制剂的制备方法，包括如下步骤:
步骤1、称取2.0075g乙二胺于250ml三口瓶中,在冰水浴、氮气保护条件下,混合电磁搅拌22.8571g丙烯酸甲酯,搅拌时间30分钟。
步骤2、用恒压滴液漏斗滴加22.0206g甲醇,继续搅拌27min后,将三口瓶放入39℃的恒温水浴中,反应18小时。
步骤3、旋转减压蒸馏70分钟得到淡黄色透明液体即中间产物GCR。
步骤4、取甲醇以质量比4：1溶解GCR,在冰水浴，氮气保护条件下，用恒压滴液漏斗滴入与甲醇等质量的己二胺,滴加速度为0.5ml/s.
步骤5、用黑色纺布遮蔽反应室,23℃下避光反应24h。反应24h后，减压蒸馏，除去多余的乙二胺及甲醇，即得到无色透明液体即抑制剂(GACC)。
以下为GACC抑制泥页岩水化性能评价；
线性膨胀实验：
根据中华人民共和国石油天然气行业标准《泥页岩理化性能试验方法》(SY/T5613-2000),采用双通道常温常压线性膨胀仪试验GACC抑制泥页岩心水化的性能,以纯水作为参照。
如图1所示，根据线性膨胀实验可看出,体现了GACC的强抑制性。然而,加入GACC之后,岩心可在2小时内达到膨胀最大量,且远小于纯水处理后岩心膨胀量。实验说明GACC具备强抑制性与强极性,可在较短时间内插入岩心并形成一定厚度的防水化隔离膜。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
泥岩岩岩屑回收率实验：
取四川省焦石坝地区泥页岩,按照《泥页岩理化性能试验方法》的要求制备实验岩屑,装入360ml的高温密封反应釜,800C热滚16小时后，按照下式计算泥页岩滚动回收率。
R：泥页岩回收率
m：热滚后残余屑质量g
GACC与其他处理剂抑制性对比如下
实验表明,GACC的加入能有效控制泥页岩岩屑水化分散,其抑制性强于己二胺、二联苯胺等常规小分子胺类抑制剂。
GACC钻井实用性评价：
GACC对基浆流变性及滤失量的影响如下(热滚120℃后,老化16h)
GACC加量在0～0.5％范围内时,膨润土基浆的流变性变化不大,滤失量甚至小幅度下降,而当加量处于0.8％～2％范围间时,切力显著下降到0Pa,滤失量也大幅提高。这说明超过一定加量时,GACC会导致钻井液膨润土显著絮凝甚至团聚,体现了了GACC的强抑制性。
GACC的抗盐抗钙性能评价
如图2所示，1％GACC对膨润土基浆抗盐能力影响；
如图3所示，1％GACC对膨润土基浆抗钙能力影响；
通过基浆中加入1％GACC后的抗盐抗钙实验可以看出:
基浆的流变规律没有发生明显变化,说明GACC具有优异的抗盐抗钙性能,基本上能够抗饱和盐和钙。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种合成杂化多胺钻井液抑制剂，其特征在于原料为：
1.8023～2.0075g的乙二胺；
22.8571～24.2910g的丙烯酸甲酯；
22.0206～23.9031g的甲醇。
2.根据权利要求1所述的一种合成杂化多胺钻井液抑制剂，其特征在于：所述乙二胺AR为99.5％；丙烯酸甲酯AR为99.5％；甲醇AR为99.9％。
3.根据权利要求1所述的一种合成杂化多胺钻井液抑制剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、称取1.8023～2.0075g乙二胺于250ml三口瓶中,在冰水浴、氮气保护条件下,混合电磁搅拌22.8571～24.2910g丙烯酸甲酯,搅拌时间30分钟；
步骤2、用恒压滴液漏斗滴加22.0206～23.9031g甲醇,继续搅拌27min后,将三口瓶放入39℃的恒温水浴中,反应16～18小时；
步骤3、旋转减压蒸馏70分钟得到淡黄色透明液体即中间产物GCR；
步骤4、取甲醇以质量比4：1溶解GCR,在冰水浴，氮气保护条件下，用恒压滴液漏斗滴入与甲醇等质量的己二胺,滴加速度为0.5ml/s；
步骤5、用黑色纺布遮蔽反应室,23℃下避光反应24h，反应24h后，减压蒸馏，除去多余的乙二胺及甲醇，得到无色透明液体即抑制剂。
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