一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法，具體地說涉及一種具 有降濾失性能的胺基頁巖抑制劑的制備方法。
【背景技術】
[0002] 鉆探工程中，所遇地層75%為泥頁巖地層，約90%的井壁不穩定問題都發生在泥頁 巖井段，由此可以看出，頁巖抑制對于鉆探工程的重要。當前應用的頁巖抑制劑主要為低分 子聚醚胺、聚醚胺衍生物或其混合物，其中端胺基聚醚，如D230、D400已成功用于鉆井液體 系中。實驗結果表明，由端氨基聚醚配制的鉆井液體系能夠有效抑制活性泥頁巖的水化、分 散及膨脹，提供良好的井壁穩定性；包被鉆屑，提高巖屑整體性，清潔井眼；減小扭矩，具有 良好的潤滑防卡性能，起下鉆順利；能大幅度降低軟泥巖對鉆柱的黏附，防止鉆頭泥包，提 高機械鉆速；并且無生物毒性，能夠成為替代油基鉆井液的優質水基鉆井液。
[0003] 端胺基聚醚的合成方法主要有2種，一是催化還原胺化法，從聚醚多元醇的末端 羥基著手，通過氨解反應用氨(胺）基取代其末端羥基；二是從聚醚多元醇末端羥基的活潑 氫著手，用帶有易離去或不飽和基團（一 NC0、一 NO2、一 CN等）的化合物與活潑氫作用進行 封端，然后通過相應的處理后得到端胺基聚醚，這一類方法包括水解法、氰烷基化法、硝基 封端法等。US4313004應用氰烷基化法，即醇類與腈類反應生成端氰基醚，再加氫還原制備 了端胺基聚醚。上述兩種方法反應原料涉及液氨、腈類等強腐蝕性、高毒物質，反應所需的 壓力、溫度較高，對設備要求高，反應條件極為苛刻；反應原料的選擇也給后處理帶來諸多 麻煩。
[0004] CN201110313847. 1公開一種陽離子聚胺類聚合物及其制備方法和應用。該陽離 子聚胺類聚合物含有雙主鏈、可形成網格狀結構。一種陽離子聚胺類聚合物的制備方法，以 端二胺、環醚、環氧氯丙烷為原料，首先在攪拌及60-100°C條件下向端二胺中滴加環醚，端 二胺與滴加的環醚摩爾比為1 :2,反應l_4h生成結構式為（II)的化合物，然后將溫度升至 90-150°C，攪拌條件下滴加環氧氯丙烷，滴加的環氧氯丙烷與端二胺的摩爾比為2:1，待反 應體系出現增稠現象時，至少維持半小時后加入終止劑，終止劑與端二胺的摩爾比為2:1， 繼續反應l_4h，得陽離子聚胺類聚合物樣品。該陽離子聚胺類聚合物富含豐富的羥基，具有 良好的水溶性，能夠有效抑制粘土的水化膨脹及分散，但是該頁巖抑制劑的制備過程比較 復雜，除此之外，該頁巖抑制劑同現有的頁巖抑制劑一樣，除了具有頁巖抑制功能外不具有 其它功效，導致現有的鉆井液所包括的劑種繁多，組分復雜。在保證頁巖抑制劑頁巖抑制效 果的同時，提高頁巖抑制劑的多種功效，即除起到抑制泥頁巖水化膨脹分散的同時，同時具 備一定的降濾失或者其它等作用，減少頁巖抑制劑的組分，一直是未來鉆井液處理劑的研 發方向。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明提供一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方 法。該方法不僅制備過程簡單、成本低，而且制備的頁巖抑制劑同時具有良好的頁巖抑制性 能和降濾失性能，能夠同時滿足鉆井液用頁巖抑制劑和降濾失劑的性能需求，一劑多用，能 夠解決泥頁巖水化、分散、膨脹，井壁坍塌等實際問題。
[0006] -種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法，包括如下內容：（1)向η元胺溶 液中加入無機堿并混合攪拌均勻，其中η為大于1的整數，無機堿加入量為η元胺質量的 0· 05-3%，優選 0· 5-1% ; (2) 向步驟（1)的混合液中加入醚化劑在60-KKTC反應6-10h，優選80-KKTC反應 8-10h，所述醚化劑和η元胺的摩爾比> 1. 0,優選2. 0-4. 0 ; (3) 步驟（2)反應結束后降至室溫，調節溶液pH值至中性，得具有降濾失性能的頁巖抑 制劑。
[0007] 本發明方法中，所述的η元胺包括二胺、三胺、四胺、五胺、六胺中的一種或幾種混 合，優選三乙烯四胺、四乙烯五胺。
[0008] 本發明方法中，所述的醚化劑為環醚，優選為環氧乙烷，環氧丙烷、環氧丁烷中的 一種或幾種混合。
[0009] 本發明方法中，所述的無機堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種或幾種混 合。優選氫氧化鈉鉀或氫氧化鈉。
[0010] 本發明方法中，醚化劑的加入可以采用一次性加入的方式或者流加的方式，優選 采用滴加的方式。
[0011] 本發明方法中，采用加入酸的方式調節溶液pH值至中性。所述酸包括有機酸或無 機酸。無機酸為硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸；有機酸為甲酸、醋酸、乳酸、檸檬酸等。
[0012] 本發明一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法，所用原料少、制備過程簡 單、成本低；該方法通過選取適當的原料及反應條件，控制投料順序，使原料采用最佳的方 式進行聚合，制備出得頁巖抑制劑具有雙功效，在有效束縛粘土層間距的同時，能夠有效起 到抑制泥頁巖水化、分散、膨脹，并且具有良好的降濾失性能。此外，本發明方法制備的頁巖 抑制劑在保證泥頁巖抑制及降濾失效果的同時，反應原料不涉及液氨、腈類等強腐蝕性、高 毒物質，反應不涉及高溫高壓設備，反應設備易于操作，反應條件較為緩和。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合實施例來進一步說明本發明的過程及效果，但以下實施例不構成對本發 明方法的限制。
[0014] 實施例1 在IOOOmL四口圓底燒瓶中，加入103g二乙烯三胺和0. 5g氫氧化鉀。在攪拌下混合均 勻，升溫至80°C，逐漸滴加232g環氧丙烷(環氧丙烷與二乙烯三胺摩爾比為4 :1)，滴加完畢 后，在80°C下反應8h，降至室溫，采用鹽酸調節溶液pH值至中性，得微黃色醚胺頁巖抑制劑 液體樣品。
[0015] 實施例2 在IOOOmL四口圓底燒瓶中，加入146g三乙烯四胺和0. 73g氫氧化鉀。在攪拌下混合 均勻，升溫至90°C，逐漸滴加116g環氧丙烷(環氧丙烷與二乙烯三胺摩爾比為3 :1 )，滴加完 畢后，在90°C下反應10h，降至室溫，采用醋酸調節溶液pH值至中性，得微黃色胺基頁巖抑 制劑液體樣品。
[0016] 實施例3 在IOOOmL四口圓底燒瓶中，加入146g三乙烯四胺和0. 94g氫氧化鉀。在攪拌下混合 均勻，升溫至l〇〇°C，逐漸滴加116g環氧丙烷(環氧丙烷與二乙烯三胺摩爾比為2 :1)，滴加 完畢后，在KKTC下反應9h，降至室溫，采用甲酸調節