本發(fā)明涉及極地鉆井，具體涉及一種超低溫鉆井液用冰屑防聚劑及其制備方法與應用。

背景技術：

1、南極大陸資源豐富，已發(fā)現的礦種達220種之多。南極鉆井過程中會鉆遇“暖冰層”，由于“暖冰”具有低脆性和高粘彈性的特性，其可鉆性相對較差。在回轉切削力的作用下，冰屑可能進入熔融狀態(tài)。這些熔融狀態(tài)的冰屑在井筒中易于聚集，并且融化產生的水在鉆具的局部位置可能再次結冰，從而引發(fā)諸如卡鉆等復雜的井內事故。

2、而目前針對極地鉆井過程中冰屑聚集尚未有較為有效的抑制方法，因此，亟需發(fā)明一種能夠有效抑制冰屑聚集的冰屑防聚劑，以確保極地鉆井作業(yè)的安全和高效進行。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種超低溫鉆井液用冰屑防聚劑及其制備方法與應用。本發(fā)明冰屑防聚劑原料組成以及制備方法簡單，原料廉價易得，成本低；本發(fā)明冰屑防聚劑具有耐低溫的性能，能夠應用于極地鉆井過程中分散冰屑，防止冰屑聚集，解決極地鉆井過程中的冰屑聚集卡鉆的問題。

2、本發(fā)明的技術方案如下：

3、一種超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，包括如下原料制備得到：烯丙基聚氧乙烯醚，七甲基三硅氧烷，speier催化劑；speier催化劑和烯丙基聚氧乙烯醚的質量比為0.1-0.3:1，烯丙基聚氧乙烯醚和七甲基三硅氧烷的質量比為0.5-1.4:1；

4、烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法包括步驟：將烯丙醇和催化劑混合均勻，通入環(huán)氧乙烷，經反應得到烯丙基聚氧乙烯醚；催化劑和烯丙醇的質量比為0.1-0.5:1；烯丙醇與環(huán)氧乙烷的質量比為1:1-10。

5、根據本發(fā)明優(yōu)選的，烯丙基聚氧乙烯醚和七甲基三硅氧烷的質量比為為1.2-1.4:1。

6、根據本發(fā)明優(yōu)選的，speier催化劑和烯丙基聚氧乙烯醚的質量比為0.15-0.3:1，優(yōu)選為0.18:1。

7、根據本發(fā)明優(yōu)選的，烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法中，催化劑為烯丙醇鈉；催化劑和烯丙醇的質量比為0.1-0.3:1，優(yōu)選為0.24:1。

8、根據本發(fā)明優(yōu)選的，烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法中，烯丙醇與環(huán)氧乙烷的質量比為1:1-8，進一步優(yōu)選為1:5。

9、根據本發(fā)明優(yōu)選的，烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法中，反應溫度為60-150℃；反應壓力為0-0.8mpa；反應時間為3-10h；反應是在惰性氣體保護下進行的。進一步優(yōu)選的，惰性氣體為氮氣或氬氣。

10、根據本發(fā)明優(yōu)選的，烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法中，反應所得反應液經除去未反應的環(huán)氧乙烷得到烯丙基聚氧乙烯醚。

11、根據本發(fā)明優(yōu)選的，speier催化劑為氯鉑酸的異丙醇溶液，其中，氯鉑酸和異丙醇的質量比為0.01-0.1:1，優(yōu)選為0.06：1。

12、根據本發(fā)明優(yōu)選的，超低溫鉆井液用冰屑防聚劑的重均分子量為400-1000，優(yōu)選為565-757。

13、上述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑的制備方法，包括步驟：將烯丙基聚氧乙烯醚和speier催化劑充分混合分散均勻；逐滴滴加七甲基三硅氧烷，然后經反應得到冰屑防聚劑。

14、根據本發(fā)明優(yōu)選的，滴加是在惰性氣體保護、40-80℃、攪拌條件下進行；優(yōu)選的，惰性氣體為氮氣或氬氣。

15、根據本發(fā)明優(yōu)選的，反應溫度為80-120℃，反應時間為4-6h，反應是在惰性氣體保護、攪拌條件下進行；惰性氣體為氮氣或氬氣。

16、根據本發(fā)明優(yōu)選的，反應所得反應液經旋蒸除去異丙醇和未反應完全的七甲基三硅氧烷得到冰屑防聚劑。

17、上述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑的應用，應用于極地用鉆井液以分散極地鉆井過程中的冰屑。

18、根據本發(fā)明優(yōu)選的，極地為南極或北極；鉆井液的溫度為(-55)-0℃。

19、根據本發(fā)明優(yōu)選的，冰屑防聚劑的質量為極地鉆井液質量的0.5-2.0％。

20、本發(fā)明的技術特點及有益效果如下：

21、1、本發(fā)明冰屑防聚劑原料組成以及制備方法簡單，原料安全、廉價易得，成本低。

22、2、本發(fā)明使烯丙醇和環(huán)氧乙烷發(fā)生聚合反應，通過控制反應條件得到適宜分子量的烯丙基聚氧乙烯醚，再使其與七甲基三硅氧烷發(fā)生硅氫加成反應得到冰屑防聚劑，0.5％的加量下即可有效抑制極地鉆井過程中冰屑的聚集。這是由于冰屑防聚劑具有強吸附基團，即使在超低溫下仍然能夠吸附在冰屑表面，從而改變冰屑的表面性質，大幅度降低了冰屑表面“準液體層”與鉆井液之間的界面張力，進而減小了冰屑之間的粘附力，從而抑制了冰屑的聚集。

23、3、本發(fā)明的超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，能夠滿足在極地-55℃的超低溫下使用，具有耐低溫的性能，能夠應用于極地鉆井過程中分散冰屑，防止冰屑聚集，解決極地鉆井過程中的冰屑聚集卡鉆的問題。

24、4、本發(fā)明烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法中，原料配比、催化劑加量、反應溫度等條件均比較重要，若反應條件不合適，則合成出的烯丙基聚氧乙烯醚的分子量會偏大或偏小，進而導致最終的冰屑防聚劑的分子量不合適，只有當冰屑防聚劑的分子量適中時才能夠有效的抑制冰屑的聚集，分子量過大導致冰屑防聚劑無法有效的溶解在超低溫鉆井液中，分子量過小會使得冰屑防聚劑無法有效的吸附在冰屑的表面從而無法有效改變冰屑的表面性質，進而無法有效起到抑制冰屑聚集的效果。本發(fā)明原料組成中，烯丙基聚氧乙烯醚、七甲基三硅氧烷、speier催化劑的配比需要適宜，如不適宜，會使得防聚劑的抑制冰屑聚集效果和/或在超低溫鉆井液中的分散性降低。

技術特征：

1.一種超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，其特征在于，包括如下原料制備得到：烯丙基聚氧乙烯醚，七甲基三硅氧烷，speier催化劑；speier催化劑和烯丙基聚氧乙烯醚的質量比為0.1-0.3:1，烯丙基聚氧乙烯醚和七甲基三硅氧烷的質量比為0.5-1.4:1；

2.根據權利要求1所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，其特征在于，包括以下條件中的一項或多項：

3.根據權利要求1所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，其特征在于，烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法中，催化劑為烯丙醇鈉；催化劑和烯丙醇的質量比為0.1-0.3:1，優(yōu)選為0.24:1。

4.根據權利要求1所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，其特征在于，烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法中，烯丙醇與環(huán)氧乙烷的質量比為1:1-8，進一步優(yōu)選為1:5。

5.根據權利要求1所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，其特征在于，包括以下條件中的一項或多項：

6.根據權利要求1所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，其特征在于，speier催化劑為氯鉑酸的異丙醇溶液，其中，氯鉑酸和異丙醇的質量比為0.01-0.1:1，優(yōu)選為0.06：1。

7.根據權利要求1所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑，其特征在于，超低溫鉆井液用冰屑防聚劑的重均分子量為400-1000，優(yōu)選為565-757。

8.如權利要求1-7任意一項所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑的制備方法，包括步驟：將烯丙基聚氧乙烯醚和speier催化劑充分混合分散均勻；逐滴滴加七甲基三硅氧烷，然后經反應得到冰屑防聚劑。

9.根據權利要求8所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑的制備方法，其特征在于，包括以下條件中的一項或多項：

10.如權利要求1-7任意一項所述超低溫鉆井液用冰屑防聚劑的應用，應用于極地用鉆井液以分散極地鉆井過程中的冰屑；

技術總結
本發(fā)明提供一種超低溫鉆井液用冰屑防聚劑及其制備方法與應用。本發(fā)明冰屑防聚劑包括如下原料制備得到：烯丙基聚氧乙烯醚，七甲基三硅氧烷，Speier催化劑；Speier催化劑和烯丙基聚氧乙烯醚的質量比為0.1?0.3:1，烯丙基聚氧乙烯醚和七甲基三硅氧烷的質量比為0.5?1.4:1；烯丙基聚氧乙烯醚的制備方法包括步驟：將烯丙醇和催化劑混合均勻，通入環(huán)氧乙烷，經反應即得。本發(fā)明冰屑防聚劑原料組成以及制備方法簡單，原料廉價易得，成本低；本發(fā)明冰屑防聚劑具有耐低溫的性能，能夠應用于極地鉆井過程中分散冰屑，防止冰屑聚集，解決極地鉆井過程中的冰屑聚集卡鉆的問題。

技術研發(fā)人員：王宗輪,張帆,劉敬平,都偉超,常曉峰,王波,耿愿,張文哲,張憲法,李賀,趙震,董曉東
受保護的技術使用者：西安石油大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2