專利名稱:一種鉆井液用胺類泥頁巖穩定劑的制作方法
技術領域:
本發明屬于石油鉆井液用泥頁巖穩定劑。
背景技術:
隨著石油工業的發展,復雜深層油氣鉆探面臨越來越多的技術挑戰。鉆井工程對鉆井液技術提出了更高、更全面的要求。井壁失穩是鉆井中重大工程技術難題。井壁穩定是實現安全、快速、優質鉆井的前提,是控制鉆井成本、影響鉆井綜合效益的關鍵性因素之一。保持井壁穩定是鉆井液設計的首要因素,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之一,是國內外鉆井液研究者關注的熱點和難點。油基鉆井液具有強抑制性、 優良潤滑性以及高溫穩定性等優點,但日益嚴格的環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用,開發一種具有油基鉆井液優點的水基鉆井液已成為國內外的追求目標。近年來,國外開發出一種聚胺高性能水基鉆井液體系。所謂“高性能”,意味著與傳統水基鉆井液相比,它具有許多獨特的優越性能,能更全面地滿足復雜井鉆井液的防塌、 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,主要通過強化抑制頁巖(粘土)和鉆屑的水化分散,結合優良的清潔潤滑作用,進而有利于提高鉆速。高性能水基鉆井液體系組成主要包括聚胺強抑制劑、強包被劑、防泥包潤滑劑以及流型調節劑和降濾失劑等。該體系具有油基逆乳化鉆井液的許多優良性能,如(1)頁巖穩定性;(2)黏土和鉆屑抑制性;(3)提高機械鉆速;⑷減小鉆頭泥包;(5)減少扭矩和降低摩阻;(6)高溫穩定性;(7)抑制天然氣水合物的生成;(8)減少儲層傷害。其中,頁巖水化強抑制劑作為高性能水基鉆井液體系的關鍵處理劑,其實質是一種低分子胺類聚合物。該胺類化合物具有更強的抑制能力和防泥包能力,符合環保要求,目前已受到國內外高度重視。胺(銨)類物質用來抑制頁巖水化膨脹、改善鉆井液性能已有很長的歷史,其種類得到不斷發展,功能也得到不斷完善。高性能水基鉆井液用聚胺強抑制劑是國外最新研究成果,但國內缺乏系統深入研究。因此,需要研制一種性能優異的頁巖強水化抑制劑,促進高性能水基鉆井液技術的進步。
發明內容
本發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異的胺類泥頁巖穩定劑及其制備方法,該胺類泥頁巖穩定劑具有加量少,抑制性能優異,且環保、易生物降解的優點。本發明的目的是這樣實現的一種鉆井液用胺類頁巖穩定劑,是由聚醚二胺與環氧烷烴按照摩爾比10 1 1 20反應生成的聚合物。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 ;環氧烷烴是環氧乙烷、環氧丙烷或環氧丁烷中的一種或幾種的混合物。
本發明提供的一種鉆井液用胺類泥頁巖穩定劑實施步驟為將聚醚二胺和催化劑加入密封的高溫高壓反應釜中,將反應釜抽真空后加熱升溫,同時開啟攪拌,攪拌速度控制在lOO-lOOOr/min。當溫度達到70 90°C時加入5 30% (重量百分比)環氧烷烴。繼續升高溫度,待溫度達到控制溫度時加入剩余環氧烷烴。待反應釜內壓力降低至不再變化時終止反應,降低溫度至室溫,開釜出料,所得產物直接作為頁巖抑制劑。控制溫度為90 140°C,優選為 110 130°C。
具體實施例方式實例 1在容積為IL的高溫高壓反應釜中加入330g 二乙二醇二(3-氨基丙基)醚和 0.33g氫氧化鉀,將反應釜抽真空開始加熱,同時開啟攪拌,攪拌速度為300r/min。當溫度升至90°C時通入26.4g環氧乙烷。繼續升高溫度,當溫度升至115°C時通入105. 6g環氧乙烷。反應開始后維持反應溫度為120°C,待反應釜內壓力下降并保持不變后,繼續維持溫度 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。制備反應式如下
權利要求
1. 一種鉆井液用胺類頁巖穩定劑,是由聚醚二胺與環氧烷烴按照摩爾比10 1 1 20反應生成的聚合物,其結構式如下
2.如權利要求1所述的鉆井液用胺類頁巖穩定劑,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,其分子結構如下
3.如權利要求1所述的鉆井液用胺類頁巖穩定劑,其中環氧烷烴是環氧乙烷或環氧丙烷或是環氧丁烷或是其混合物。
4.如權利要求1所述的鉆井液用胺類頁巖穩定劑,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.如權利要求1所述的鉆井液用胺類頁巖穩定劑的制備方法,包括如下步驟將聚醚二胺和催化劑加入高溫高壓反應釜中,釜內抽真空后加熱升溫,同時開啟攪拌,當溫度達到 70 90°C時加入5 30% (重量百分比)環氧烷烴。繼續加熱升高溫度,待溫度達到控制溫度后加入剩余環氧烷烴,反應過程中保持反應溫度穩定,待釜內壓力降低至不再變化時終止反應,冷卻至室溫開釜出料,所得產物直接作為鉆井液用胺類頁巖穩定劑。控制溫度為 90 140°C,優選為 110 130°C。
全文摘要
本發明涉及了一種鉆井液用胺類頁巖穩定劑的研制及其制備方法。其特征在于,本發明的胺類頁巖穩定劑是聚醚二胺與環氧烷烴反應生成的聚合物。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。環氧烷烴為環氧乙烷、環氧丙烷、環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,將聚醚二胺和環氧烷烴按10∶1~1∶20的摩爾比投入到高溫高壓反應釜中,在催化劑作用下于90~140℃下反應后即得鉆井液用胺類頁巖穩定劑。這種胺類頁巖穩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 優先權日2011年10月19日
發明者劉貴傳, 張國, 曹杰, 林永學, 江琳, 邱正松, 鐘漢毅, 黃維安 申請人:中國石油大學(華東)