CN108239523A - 一种离子液体页岩抑制剂 - Google Patents

一种离子液体页岩抑制剂 Download PDF

Info

Publication number
CN108239523A
CN108239523A CN201611203321.7A CN201611203321A CN108239523A CN 108239523 A CN108239523 A CN 108239523A CN 201611203321 A CN201611203321 A CN 201611203321A CN 108239523 A CN108239523 A CN 108239523A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
control agent
shale control
cation
shale
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611203321.7A
Other languages
English (en)
Inventor
张志财
赵怀珍
慈国良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Oilfield Service Corp
Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Original Assignee
Sinopec Oilfield Service Corp
Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinopec Oilfield Service Corp, Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp, Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp filed Critical Sinopec Oilfield Service Corp
Priority to CN201611203321.7A priority Critical patent/CN108239523A/zh
Publication of CN108239523A publication Critical patent/CN108239523A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/03—Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C09K8/035—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/12—Swell inhibition, i.e. using additives to drilling or well treatment fluids for inhibiting clay or shale swelling or disintegrating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Abstract

本发明涉及一种抑制泥页岩水化膨胀的离子液体页岩抑制剂。该抑制剂是由一种离子液体、两种离子液体或两种以上的离子液体复配而成，溶解于某种溶剂中形成的稀释溶液或混合物。离子液体由有机阳离子和有机或无机阴离子构成。所述的离子液体页岩抑制剂的阳离子基团为季铵盐类阳离子，所述的阴离子基团选自如下基团之一：卤素离子、四氟硼酸根、六氟硫酸根、三氟甲磺酸根、硫酸氢根、硝酸根或氢氧根。所述的溶剂为水或盐水。与现有的页岩抑制剂相比，本发明的离子液体页岩抑制剂具有化学稳定性和高温稳定性，不影响钻井液性能，无毒性，可满足日益增长的环保要求。

Description

一种离子液体页岩抑制剂
技术领域
本发明属于油田化学技术领域，尤其涉及一种抑制泥页岩水化膨胀的离子液体页岩抑制剂。
背景技术
井壁失稳是石油天然气钻探过程中普遍存在、 经常遇到的复杂问题。由于井壁失稳引起的井下复杂事故，一直是困扰国内外石油工程界的突出难题，尤其是泥页岩地层的井壁失稳。
井壁泥页岩的稳定性取决于泥页岩颗粒的表面化学特性。在水敏性泥页岩中，稳定作用取决于颗粒表面之间的氢键。当水溶液削弱了泥页岩颗粒之间的结合力时，强度降低，粘土的膨胀力便成为泥页岩分散的主要因素。泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性能，使岩石强度降低；另一方面产生水化膨胀，如果这种膨胀受到约束便会产生膨胀应力，从而改变近井壁的应力状态，诱发或加剧井壁岩石的受力不平衡。因此，钻井液体系中要加入抑制剂来抑制泥页岩的水化分散膨胀。
目前使用的抑制剂高温稳定性差，加入后对钻井液的性能影响较大，性能不宜控制，或生物毒性较大，无法满足环保要求。如使用油基钻井液，其具有很好的抑制防塌性、抗温性、润滑性等性能，但是却因为成本较高、环境污染等问题无法较大范围推广使用。在抑制型水基钻井液方面，传统的无机盐抑制剂，如KCl，具有较好的抑制性，但是其使用量较大，一般要达到5~7%，对体系流变性和滤失量影响较大；也有用有机盐钻井液提高体系的抑制性和抗温性，一般使用较多的是甲酸钠或者甲酸钾，但是其也存在使用量大、成本高、产品易吸水结块、不利于回收利用等不足；近些年发展起来的聚胺类抑制剂，抑制效果较好，但使用中容易起泡，影响泵的上水效率。罗志华，宋兵强撰写了一篇将含有杂环的离子液体用于钻井液的专利（一种钻井液及离子液体在其中的用途，公开号CN104497994A），主要用来提高钻井液高温抑制性并且降低滤失量，但是其制备成本昂贵，难以大规模使用。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种离子液体页岩抑制剂。它能够提高钻井液的抑制性，还可以大幅度提高钻井液对黏土和钻屑抑制性，防止钻头泥包，有利于提高机械钻速，具有高温稳定性，减少储层伤害，无生物毒性，可以用于深水钻井中。
本发明提供了一种离子液体页岩抑制剂，该抑制剂是由一种离子液体、两种离子液体或两种以上的离子液体复配而成，溶解于溶剂中形成的稀释溶液或混合物。离子液体为有机阳离子和有机或无机阴离子构成。
所述的离子液体页岩抑制剂的阳离子基团为季铵盐类阳离子，其分子结构式为：[NRxH4-x]+。
其中，R为烷基或取代烷基，x为1-4的自然数。
所述的阴离子基团选自如下基团之一：卤素离子、四氟硼酸根（BF4 -）、六氟硫酸根（PF6 -）、三氟甲磺酸根（CF3SO3 -）、硫酸氢根（HSO4 -）、硝酸根（NO3 -）或氢氧根（OH-）。
所述的溶剂为水或盐水，该溶剂的主要作用是作为离子液体的载体，以便于抑制剂可溶于钻井液中。
发明的效果：
与现有的页岩抑制剂相比，本发明的离子液体页岩抑制剂具有化学稳定性和高温稳定性，不影响钻井液性能，无毒性，可满足日益增长的环保要求。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
离子液体的制备
以丁基三乙基季铵硫酸氢盐（[N2224]HSO4）离子液体为例。将 [ N2224 ] Br 溶于蒸馏水中，再将98%的浓硫酸配成稀溶液，将两溶液混合、 搅拌， 分批加入一定量的 Ag2O ，避光反应6 小时，过滤除去AgBr 沉淀， 70真空干燥，得到无色透明液体，即丁基三乙基季铵硫酸氢盐离子液体。
将合成的离子液体溶于水中，配制3%重量浓度的离子液体页岩抑制剂溶液待用。
通常页岩滚动回收率实验是评价抑制性的常用方法。实验方法为：取钻屑过6-10目筛，烘干至恒重，称取50g，加入到350mL试验液中，在120℃下老化16小时后过40目筛，筛余在105℃下烘干至恒重，称重并计算热滚后岩屑回收率。
计算公式如下：
R=m/50*100%
式中：R—页岩滚动回收率；
m—岩屑回收质量，g。
实验结果见下表。
表1 页岩滚动回收实验数据
由表1实验结果可以看出，离子液体页岩抑制剂具有较强的页岩抑制能力。
实施例2
将带有卤素离子的离子液体溶于水中，配制4%重量浓度的溶液作为离子液体页岩抑制剂待用。
实施例3
将带有四氟硼酸根（BF4 -）离子的离子液体溶于盐酸中，配制5%重量浓度的溶液作为离子液体页岩抑制剂待用。
实施例3
将带有三氟甲磺酸根（CF3SO3 -）离子的离子液体溶于盐酸中，配制2.5%重量浓度的溶液作为离子液体页岩抑制剂待用。
实施例4
将带有季铵盐类阳离子和硝酸根（NO3 -）离子的离子液体溶于水中，配制3.5%重量浓度的溶液作为离子液体页岩抑制剂待用。
实施例5
将带有六氟硫酸根（PF6 -）和氢氧根（OH-）离子的离子液体溶于水中，配制3.5%重量浓度的溶液作为离子液体页岩抑制剂待用。

Claims (4)

1.一种离子液体页岩抑制剂，其特征是由离子液体溶解于溶剂中形成的稀释溶液或混合物；所述离子液体为有机阳离子或有机阴离子、无机阴离子液体的一种或几种复合配置构成。
2.按权利要求1所述的离子液体页岩抑制剂，其特征是所述阳离子液体的阳离子基团为季铵盐类阳离子，其分子结构式为：[NRxH4-x]+，其中，R为烷基或取代烷基，x为1-4的自然数。
3.按权利要求1或2所述的离子液体页岩抑制剂，其特征是所述阴离子液体的阴离子基团选自如下基团之一：卤素离子、四氟硼酸根（BF4 -）、六氟硫酸根（PF6 -）、三氟甲磺酸根（CF3SO3 -）、硫酸氢根（HSO4 -）、硝酸根（NO3 -）或氢氧根（OH-）。
4.按权利要求3所述的离子液体页岩抑制剂，其特征是所述溶剂为水或盐水。
CN201611203321.7A 2016-12-23 2016-12-23 一种离子液体页岩抑制剂 Pending CN108239523A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611203321.7A CN108239523A (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种离子液体页岩抑制剂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611203321.7A CN108239523A (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种离子液体页岩抑制剂

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108239523A true CN108239523A (zh) 2018-07-03

Family

ID=62703529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611203321.7A Pending CN108239523A (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种离子液体页岩抑制剂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108239523A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109824597A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 适用作超分子页岩抑制剂的改性聚组氨酸及其制备方法和在水基钻井液中的应用
CN111978939A (zh) * 2020-09-16 2020-11-24 西南石油大学 一种聚离子液体作为表面水化抑制剂及水基钻井液体系
US10889742B1 (en) 2020-05-29 2021-01-12 China University Of Petroleum (Beijing) Modified polyhistidine suitable for being used as a supramolecular shale inhibitor, method of preparing the same and its application in water-based drilling fluids

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101235278A (zh) * 2008-01-11 2008-08-06 中国石油大学(北京) 一种离子液体型水合物抑制剂
CN103554357A (zh) * 2013-10-23 2014-02-05 西南石油大学 一种聚合物-离子液复合粘土稳定剂及其合成方法
CN103897121A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 西南石油大学 AM/AA/N-β-CD聚合物-离子液[bquin]BF4复合粘土稳定剂及其合成方法
CN104497994A (zh) * 2014-11-19 2015-04-08 中国地质大学（北京） 一种钻井液及离子液体在其中的用途
CN105038739A (zh) * 2015-07-15 2015-11-11 中国地质大学（北京） 一种钻井液以及咪唑类离子液体在其中的用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101235278A (zh) * 2008-01-11 2008-08-06 中国石油大学(北京) 一种离子液体型水合物抑制剂
CN103554357A (zh) * 2013-10-23 2014-02-05 西南石油大学 一种聚合物-离子液复合粘土稳定剂及其合成方法
CN103897121A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 西南石油大学 AM/AA/N-β-CD聚合物-离子液[bquin]BF4复合粘土稳定剂及其合成方法
CN104497994A (zh) * 2014-11-19 2015-04-08 中国地质大学（北京） 一种钻井液及离子液体在其中的用途
CN105038739A (zh) * 2015-07-15 2015-11-11 中国地质大学（北京） 一种钻井液以及咪唑类离子液体在其中的用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张燕红，等: "对作为黏土稳定剂和页岩抑制剂的离子液体的性能评价", 《国外油田工程》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109824597A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 适用作超分子页岩抑制剂的改性聚组氨酸及其制备方法和在水基钻井液中的应用
CN109824597B (zh) * 2019-01-30 2020-07-31 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 适用作超分子页岩抑制剂的改性聚组氨酸及其制备方法和在水基钻井液中的应用
US10889742B1 (en) 2020-05-29 2021-01-12 China University Of Petroleum (Beijing) Modified polyhistidine suitable for being used as a supramolecular shale inhibitor, method of preparing the same and its application in water-based drilling fluids
CN111978939A (zh) * 2020-09-16 2020-11-24 西南石油大学 一种聚离子液体作为表面水化抑制剂及水基钻井液体系
CN111978939B (zh) * 2020-09-16 2022-04-19 西南石油大学 一种聚离子液体作为表面水化抑制剂及水基钻井液体系

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102863947A (zh) 强抑制强封堵钻井液
CN103773332B (zh) 一种钻井液及其制备方法
CN106318347A (zh) 一种硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液
CN104592955B (zh) 一种聚胺页岩抑制剂及其制备方法
CN103436247B (zh) 一种缓速酸酸化液
CN103087691A (zh) 一种钻井液用聚胺强抑制剂及制备方法
CN104497994A (zh) 一种钻井液及离子液体在其中的用途
CN108239523A (zh) 一种离子液体页岩抑制剂
CN103897121B (zh) AM/AA/N‑β‑CD聚合物‑离子液[bquin]BF4复合粘土稳定剂及其合成方法
CN102851008B (zh) 碳酸盐钻井液
CN108102099B (zh) 一种油田用高温粘土稳定剂的制备方法
CN109652048B (zh) 一种复合驱油剂及其制备方法和应用
CN110257043A (zh) 一种刺激响应型清洁压裂液及其制备方法
CN104559958B (zh) 一种复合型聚胺类页岩抑制剂及其制备方法
CN113150765A (zh) 一种酸化压裂用缩膨剂及其配置方法
CN110665431A (zh) 一种磺酸两性双子黏弹性表面活性剂的制备及其在压裂液中的应用
CN105295886A (zh) 一种复合缓速酸
CN103131397A (zh) 一种钻井液用黏土稳定剂及其制备方法
CN104592957A (zh) 一种含磺酸基聚胺抑制剂及其制备方法
CN102911652B (zh) 一种雾化钻井用阳离子聚合物防塌剂
US2165824A (en) Method of drilling wells
Sultana et al. Recent advances in deep eutectic solvents as shale swelling inhibitors: A comprehensive review
CN103773331B (zh) 一种高效钻井液及其制备方法
CN111905643A (zh) 木质素羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法
CN104531127A (zh) 一种阻垢黏土稳定剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180703

RJ01 Rejection of invention patent application after publication