專利名稱：一種鉆井液用胺類泥頁巖穩(wěn)定劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油鉆井液用泥頁巖穩(wěn)定劑。
背景技術(shù)：
隨著石油工業(yè)的發(fā)展，復(fù)雜深層油氣鉆探面臨越來越多的技術(shù)挑戰(zhàn)。鉆井工程對鉆井液技術(shù)提出了更高、更全面的要求。井壁失穩(wěn)是鉆井中重大工程技術(shù)難題。井壁穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)安全、快速、優(yōu)質(zhì)鉆井的前提，是控制鉆井成本、影響鉆井綜合效益的關(guān)鍵性因素之一。保持井壁穩(wěn)定是鉆井液設(shè)計(jì)的首要因素，鉆井液的防塌和抑制能力的高低，是鉆井液性能的重要指標(biāo)之一，是國內(nèi)外鉆井液研究者關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。油基鉆井液具有強(qiáng)抑制性、 優(yōu)良潤滑性以及高溫穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，但日益嚴(yán)格的環(huán)保要求和高成本等原因，限制了油基和合成基鉆井液的推廣應(yīng)用，開發(fā)一種具有油基鉆井液優(yōu)點(diǎn)的水基鉆井液已成為國內(nèi)外的追求目標(biāo)。近年來，國外開發(fā)出一種聚胺高性能水基鉆井液體系。所謂“高性能”，意味著與傳統(tǒng)水基鉆井液相比，它具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性能，能更全面地滿足復(fù)雜井鉆井液的防塌、 防泥包、防阻卡、有助于提高鉆速，并兼顧環(huán)保、油保以及降低成本等更高的綜合要求。高性能水基鉆井液采取“總體抑制”的基本思路，主要通過強(qiáng)化抑制頁巖(粘土)和鉆屑的水化分散，結(jié)合優(yōu)良的清潔潤滑作用，進(jìn)而有利于提高鉆速。高性能水基鉆井液體系組成主要包括聚胺強(qiáng)抑制劑、強(qiáng)包被劑、防泥包潤滑劑以及流型調(diào)節(jié)劑和降濾失劑等。該體系具有油基逆乳化鉆井液的許多優(yōu)良性能，如(1)頁巖穩(wěn)定性；(2)黏土和鉆屑抑制性；(3)提高機(jī)械鉆速；⑷減小鉆頭泥包；(5)減少扭矩和降低摩阻；(6)高溫穩(wěn)定性；(7)抑制天然氣水合物的生成；(8)減少儲(chǔ)層傷害。其中，頁巖水化強(qiáng)抑制劑作為高性能水基鉆井液體系的關(guān)鍵處理劑，其實(shí)質(zhì)是一種低分子胺類聚合物。該胺類化合物具有更強(qiáng)的抑制能力和防泥包能力，符合環(huán)保要求，目前已受到國內(nèi)外高度重視。胺(銨)類物質(zhì)用來抑制頁巖水化膨脹、改善鉆井液性能已有很長的歷史，其種類得到不斷發(fā)展，功能也得到不斷完善。高性能水基鉆井液用聚胺強(qiáng)抑制劑是國外最新研究成果，但國內(nèi)缺乏系統(tǒng)深入研究。因此，需要研制一種性能優(yōu)異的頁巖強(qiáng)水化抑制劑，促進(jìn)高性能水基鉆井液技術(shù)的進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于高性能水基鉆井液用抑制性能優(yōu)異的胺類泥頁巖穩(wěn)定劑及其制備方法，該胺類泥頁巖穩(wěn)定劑具有加量少，抑制性能優(yōu)異，且環(huán)保、易生物降解的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑，是由聚醚二胺與環(huán)氧烷烴按照摩爾比10 1 1 20反應(yīng)生成的聚合物。其中聚醚二胺為聚氧乙烯二胺或聚氧丙烯二胺或者聚氧乙烯丙烯二胺中的一種，分子量小于1000 ；環(huán)氧烷烴是環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丁烷中的一種或幾種的混合物。
本發(fā)明提供的一種鉆井液用胺類泥頁巖穩(wěn)定劑實(shí)施步驟為將聚醚二胺和催化劑加入密封的高溫高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜抽真空后加熱升溫，同時(shí)開啟攪拌，攪拌速度控制在lOO-lOOOr/min。當(dāng)溫度達(dá)到70 90°C時(shí)加入5 30% (重量百分比)環(huán)氧烷烴。繼續(xù)升高溫度，待溫度達(dá)到控制溫度時(shí)加入剩余環(huán)氧烷烴。待反應(yīng)釜內(nèi)壓力降低至不再變化時(shí)終止反應(yīng)，降低溫度至室溫，開釜出料，所得產(chǎn)物直接作為頁巖抑制劑?？刂茰囟葹?0 140°C，優(yōu)選為 110 130°C。
具體實(shí)施例方式實(shí)例 1在容積為IL的高溫高壓反應(yīng)釜中加入330g 二乙二醇二(3-氨基丙基)醚和 0.33g氫氧化鉀，將反應(yīng)釜抽真空開始加熱，同時(shí)開啟攪拌，攪拌速度為300r/min。當(dāng)溫度升至90°C時(shí)通入26.4g環(huán)氧乙烷。繼續(xù)升高溫度，當(dāng)溫度升至115°C時(shí)通入105. 6g環(huán)氧乙烷。反應(yīng)開始后維持反應(yīng)溫度為120°C，待反應(yīng)釜內(nèi)壓力下降并保持不變后，繼續(xù)維持溫度 30min，然后冷卻至常溫，開釜出料，得到無色或微黃色液體，可直接加入鉆井液中作為頁巖抑制劑。制備反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1. 一種鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑，是由聚醚二胺與環(huán)氧烷烴按照摩爾比10 1 1 20反應(yīng)生成的聚合物，其結(jié)構(gòu)式如下
2.如權(quán)利要求1所述的鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑，其中聚醚二胺為聚氧乙烯二胺或聚氧丙烯二胺或者聚氧乙烯丙烯二胺中的一種，其分子結(jié)構(gòu)如下
3.如權(quán)利要求1所述的鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑，其中環(huán)氧烷烴是環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷或是環(huán)氧丁烷或是其混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑，其催化劑可以是氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸鈉中的一種，其加量為0. 05 1.00%。
5.如權(quán)利要求1所述的鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑的制備方法，包括如下步驟將聚醚二胺和催化劑加入高溫高壓反應(yīng)釜中，釜內(nèi)抽真空后加熱升溫，同時(shí)開啟攪拌，當(dāng)溫度達(dá)到 70 90°C時(shí)加入5 30% (重量百分比)環(huán)氧烷烴。繼續(xù)加熱升高溫度，待溫度達(dá)到控制溫度后加入剩余環(huán)氧烷烴，反應(yīng)過程中保持反應(yīng)溫度穩(wěn)定，待釜內(nèi)壓力降低至不再變化時(shí)終止反應(yīng)，冷卻至室溫開釜出料，所得產(chǎn)物直接作為鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑?？刂茰囟葹?90 140°C，優(yōu)選為 110 130°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑的研制及其制備方法。其特征在于，本發(fā)明的胺類頁巖穩(wěn)定劑是聚醚二胺與環(huán)氧烷烴反應(yīng)生成的聚合物。其中聚醚二胺是聚氧乙烯二胺或聚氧丙烯二胺或者聚氧乙烯丙烯二胺，分子量小于1000。環(huán)氧烷烴為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷中的一種或其中任意兩種或多種的混合物。在制備過程中，將聚醚二胺和環(huán)氧烷烴按10∶1～1∶20的摩爾比投入到高溫高壓反應(yīng)釜中，在催化劑作用下于90～140℃下反應(yīng)后即得鉆井液用胺類頁巖穩(wěn)定劑。這種胺類頁巖穩(wěn)定劑能夠有效抑制泥頁巖和粘土水化。
文檔編號C09K8/24GK102433110SQ20111032580
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者劉貴傳, 張國, 曹杰, 林永學(xué), 江琳, 邱正松, 鐘漢毅, 黃維安 申請人:中國石油大學(xué)(華東)