CN108753268A - 一种抗高温插层吸附抑制剂及其制备方法 - Google Patents

一种抗高温插层吸附抑制剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油田钻井中钻井液处理剂技术领域，特别涉及一种抗高温插层吸附抑制剂及其制备方法。该抑制剂的各组成成分及其摩尔份数为：1,3丙磺酸内脂0.4～0.8份，多乙烯多胺1份，吩噻嗪0.01～0.03份。本发明实现了能够对黏土表面水化完全抑制，并能够将发生表面水化的黏土进行去水化，具有超强抑制特性和高温稳定性，同时具有抗高温、抗盐性、加量少、成本低和易生物降解的优点。

Description

一种抗高温插层吸附抑制剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及油田钻井中钻井液处理剂技术领域，特别涉及一种抗高温插层吸附抑制剂及其制备方法。
背景技术：
钻井过程中，泥页岩地层的黏土矿物水化膨胀、分散会引起钻井液流变性调控困难、钻头泥包、井壁失稳和粘附卡钻等诸多问题。油基钻井液具有超强抑制特性，可以完全避免地层黏土矿物水化膨胀，能够保持井壁稳定和减少复杂情况发生，但随着环保意识逐渐增强和降本增效理念不断深入，建立与完善安全环保、价格相对低廉、性能与油基钻井液相当的水基钻井液已经成为一种趋势和必然，而现有水基钻井液由于抑制性与油基钻井液存在差距，在复杂地层施工中事故频发。
黏土矿物水化有渗透水化和表面水化两种形式，表面水化的水化势极大，遇水极易发生。通过向钻井液中添加有机盐或者无机盐来压缩粘土颗粒表面扩散双电层，并调整矿化度使钻井液中的水与黏土矿物中的水化水处于活度平衡状态，可基本解决泥页岩渗透水化引起的膨胀分散。
近年来发展起来的胺基聚醚类抑制剂通过氢键和水解出的铵根离子的静电引力将黏土片层束缚在一起，在一定程度上降低了黏土矿物表面水化程度，但抑制效果与油基钻井液相比仍然存在着不小差距，而且此类抑制剂存在着价格昂贵、起泡严重、高温易分解和对钻井液流变性影响大等问题，推广应用受到限制。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种抗高温插层吸附抑制剂及其制备方法，该抑制剂实现了能够对黏土表面水化完全抑制，并能够将发生表面水化的黏土进行去水化，具有超强抑制特性和高温稳定性，同时具有抗高温、抗盐性、加量少、成本低和易生物降解的优点。克服了现有抑制剂对黏土表面水化抑制效果差，价格昂贵、起泡严重、高温易分解和对钻井液流变性影响大的不足。
本发明所采取的技术方案是：一种抗高温插层吸附抑制剂，该抑制剂的各组成成分及其摩尔份数为：1,3丙磺酸内脂0.4～0.8份，多乙烯多胺1份，吩噻嗪0.01～0.03份。
多乙烯多胺采用四乙烯五胺、五乙烯六胺或分枝状聚乙烯亚胺中一种或者几种。
一种抗高温插层吸附抑制剂的制备方法，该方法步骤如下：在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.4～0.8个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的多乙烯多胺和0.01～0.03个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应4～6h，即得到本抑制剂。
本发明的有益效果是：本发明实现了能够对黏土表面水化完全抑制，并能够将发生表面水化的黏土进行去水化，具有超强抑制特性和高温稳定性，同时具有抗高温、抗盐性、加量少、成本低和易生物降解的优点。
具体实施方式：
一种抗高温插层吸附抑制剂，该抑制剂的各组成成分及其摩尔份数为：1,3丙磺酸内脂0.4～0.8份，多乙烯多胺1份，吩噻嗪0.01～0.03份。
多乙烯多胺采用四乙烯五胺、五乙烯六胺或分枝状聚乙烯亚胺中一种或者几种。
一种抗高温插层吸附抑制剂的制备方法，该方法步骤如下：在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.4～0.8个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的多乙烯多胺和0.01～0.03个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应4～6h，即得到本抑制剂。
实施例1
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.4个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的四乙烯五胺和0.01个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应4h，即得到本抑制剂。
实施例2
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.6个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的四乙烯五胺和0.02个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应5h，即得到本抑制剂。
实施例3
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.8个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的四乙烯五胺和0.03个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应6h，即得到本抑制剂。
实施例4
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.4个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的五乙烯六胺和0.01个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应4h，即得到本抑制剂。
实施例5
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.6个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的五乙烯六胺和0.02个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应5h，即得到本抑制剂。
实施例6
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.8个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的五乙烯六胺和0.03个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应6h，即得到本抑制剂。
实施例7
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.4个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的分枝状聚乙烯亚胺和0.01个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应4h，即得到本抑制剂。
实施例8
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.6个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的分枝状聚乙烯亚胺和0.02个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应5h，即得到本抑制剂。
实施例9
在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.8个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的分枝状聚乙烯亚胺和0.03个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应6h，即得到本抑制剂。
试验例1
以400mL清水+0.2％纯碱+0.1％烧碱为基浆，分别在基浆中加入不同实施例制备的4g(精确至0.01g)插层吸附抑制剂，然后在各配方中加入32g(精确至0.01g)膨润土，在11000r/min下搅拌10min，室温(20℃)下测定热滚(180℃×16h)前后各体系的表观黏度(AV)来计算溶液的相对抑制率。
相对抑制率＝[AV(膨润土浆)-AV(插层吸附抑制剂溶液)]/AV(膨润土浆)
表1不同实施例制备的抑制剂性能对比
由表1的数据可以看出，几种实施例制备的插层吸附抑制剂均具有良好的抑制黏土矿物造浆的性能，其中有分枝状聚乙烯亚胺参与合成的产品抑制性能最为突出，说明同等条件下伯胺基团越多，表面水化抑制性能越好。未添加吸附抑制剂的钻井液体系出现高温增稠现象，而钻井液体系添加了吸附抑制剂后，180℃热滚前后黏度几乎没有发生变化，说明制备的插层吸附抑制剂产品具有良好的抗温性。
试验例2
定量称取50g(精确至0.01g)6～10目取自辽河油田大民屯凹陷沙4段下亚段油页岩岩屑，装入不同钻井液体系的品脱罐中，150℃热滚16h后，将岩屑用标准盐水清洗，用40目标准筛筛分，筛余在105℃下烘干称重，并与初始岩屑质量的比值记为岩屑回收率。
表2不同钻井液体系滚动回收率对比
钻井液体系 滚动回收率/％
清水 16.47
5#白油 95.58
8.0％KCl 47.32
2.0％实施例1制备的抑制剂 81.39
2.0％实施例2制备的抑制剂 82.18
2.0％实施例3制备的抑制剂 82.56
2.0％实施例4制备的抑制剂 87.89
2.0％实施例5制备的抑制剂 88.26
2.0％实施例6制备的抑制剂 89.24
2.0％实施例7制备的抑制剂 92.38
2.0％实施例8制备的抑制剂 93.67
2.0％实施例9制备的抑制剂 93.59
从表2中可以看出，加入本发明制备的插层吸附抑制剂后岩屑回收率明显提高，其中实施例7～9效果更加明显，远高于8.0％KCl无机抑制剂的岩屑回收率，仅次于5#白油样品的回收率，表明本发明制备的插层吸附表面水化抑制剂能达到类似油基钻井液对黏土矿物完全抑制的效果。
试验例3
在不同钻井液体系中加入质量分数为0.5％的抑制剂，以11000r/min搅拌20min，在80℃下老化16h，取出降至室温，以11000r/min搅拌10min，测量钻井液塑性黏度(PV)，动切力(YP)，静切力(Gel)和中压滤失量(FLAPI)变化情况。
表3插层吸附抑制剂与聚磺钻井液的配伍性
聚磺钻井液配方：4.0％膨润土+0.2％纯碱+0.15％烧碱+2.0％磺化酚醛树脂+1.5％磺化褐煤+3.0％磺化沥青+0.15％包被抑制剂+4.0％液体润滑剂+重晶石(密度1.30g/cm3)
表4插层吸附抑制剂与复合盐钻井液的配伍性
复合盐钻井液配方：2.0％膨润土+0.2％纯碱+0.15％烧碱+2.0％抗盐降滤失剂+0.5％护胶剂+1.5％无渗透处理剂+0.05％流型调节剂+8.0％氯化钾+4.0％液体润滑剂+复合盐加重剂(密度1.30g/cm3)
从表3和表4中可以看出，无论是淡水钻井液体系和盐水钻井液体系，添加插层吸附抑制剂后黏度和切力略有升高，滤失量有所降低，整体流变性波动较小，说明制备的插层吸附抑制剂具有良好的配伍性。
综上所述，本发明提供的插层吸附抑制剂具有超强抑制特性、高温稳定性和良好的配伍性，有利于井壁稳定和降低复杂事故发生率，为水基钻井液替代油基钻井液应用到复杂地层提供了技术手段。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种抗高温插层吸附抑制剂，其特征在于：该抑制剂的各组成成分及其摩尔份数为：1,3丙磺酸内脂0.4～0.8份，多乙烯多胺1份，吩噻嗪0.01～0.03份。
2.按照权利要求1所述的抗高温插层吸附抑制剂，其特征在于：所述多乙烯多胺采用四乙烯五胺、五乙烯六胺或分枝状聚乙烯亚胺中一种或者几种。
3.一种按照权利要求1所述的抗高温插层吸附抑制剂的制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：在氮气保护下向烧瓶中加入四氢呋喃作为反应溶剂，同时加入0.4～0.8个摩尔份数的1,3丙磺酸内脂、1个摩尔份数的多乙烯多胺和0.01～0.03个摩尔份数的吩噻嗪，在室温下搅拌反应4～6h，即得到本抑制剂。
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