一種鉆井用頁巖抑制劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井用頁巖抑制劑及其制備方法。該發(fā)泡劑由非離子聚醚、有機小分子季銨鹽、改性聚丙烯酰胺及水組成組成。所述的非離子聚醚分子量在800-5000，選自聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚四氫呋喃、聚氧乙烯丙烯嵌段醚之一或其混合物;所述的有機小分子季銨鹽為三甲基季銨鹽;所述的改性聚丙烯酰胺為陽離子聚丙烯酰胺，分子量在100-1000萬。將非離子聚醚、有機小分子季銨鹽、水按序加入到反應(yīng)釜中，加熱到40~60℃緩慢攪拌，待溶解，再加入聚丙烯酰胺，溶解均勻后即得產(chǎn)品。本發(fā)明所述鉆井用頁巖抑制劑適用于水基鉆井液，具有良好的抑制頁巖膨脹性能，能有效降解決鉆井過程中因頁巖水化而引起的井壁失穩(wěn)問題。
【專利說明】一種鉆井用頁巖抑制劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于水基鉆井液的頁巖抑制劑，屬于石油鉆井液【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對油氣資源需求的不斷擴大，國內(nèi)石油勘探開發(fā)的難度不斷加大，復(fù)雜井的數(shù)量也不斷增加，進(jìn)而對鉆井液也提出了新的要求。在鉆井過程中，經(jīng)常需要鉆井大位移井、大斜度井、水平井等，要求鉆井液有較強的抑制防塌能力。在鉆井液過程中，鉆遇泥頁巖層理、微裂縫發(fā)育的易塌陷地層時，泥頁巖的穩(wěn)定性問題一直是鉆井液發(fā)展的一個重大難題。過去幾十年的發(fā)展過程中，油基鉆井液一直是解決泥頁巖水化膨脹問題的理想選擇。但由于油基鉆井液存在環(huán)保方面的問題，因此，油基鉆井液的使用越來越受到限制。因此，研發(fā)人員將更多的目光投向水基鉆井液的發(fā)展，既能解決油基鉆井液的環(huán)保問題，同時其性能又非常接近于油基鉆井液。[0003]抑制型水基鉆井液中，良好的抑制劑是其中的關(guān)鍵。國內(nèi)常用的頁巖抑制劑主要有浙青類、硅酸鹽類、聚合醇、烷基糖苷類、聚胺類等，但存在一定缺陷。浙青類存在環(huán)保問題，而烷基糖苷類使用過程中加入量大，成本高；聚醚胺類存在價格偏高，難以降低鉆井液成本，等等。所以，開發(fā)出抑制性能優(yōu)越、成本適宜的抑制劑成為研究人員不斷努力的研究方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種環(huán)保、使用量小、成本低且抑制性強的頁巖抑制劑及其制備方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:頁巖抑制劑由非離子聚醚、有機小分子季銨鹽、改性聚丙烯酰胺及水組成，按如下組分配制而成:
非尚子聚釀10%~30%
有機小分子季銨鹽4%~25%
改性聚丙烯酰胺1%~5%
水40% ~85%。
[0006]一般地，所述的非離子聚醚選自聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚四氫呋喃、聚氧乙烯丙烯嵌段醚之一或其混合物；所述非離子聚醚分子量在800-5000，優(yōu)選1000-1800。
[0007]所述的有機小分子季銨鹽為三甲基季銨鹽，可以是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、環(huán)氧丙基三甲基溴化銨、烷基三甲基氯化銨、烷基三甲基溴化銨其中一種或其混合物。
[0008]所述烷基三甲基氯化銨、烷基三甲基溴化銨中烷基碳原子數(shù)為4-18。
[0009]所述的改性聚丙烯酰胺為陽離子聚丙烯酰胺，分子量在100-1000萬，優(yōu)選600-800 萬。
[0010]非離子聚醚通過濁點效應(yīng)、協(xié)同作用和滲透作用抑制頁巖水化，有機小分子季銨鹽插入粘土的層間，減弱粘土的膨脹水化，而改性聚丙烯酰胺分子上有多個陽離子基團(tuán)，與粘土多點吸附，抑制粘土水化膨脹。本發(fā)明針對不同鉆井環(huán)境調(diào)整各組分比例，使抑制劑抑制性能達(dá)到最佳。
[0011]本發(fā)明中抑制劑的制備方法可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn):
將非離子聚醚、有機小分子季銨鹽、水按序加入到反應(yīng)釜中，加熱到4(T60°C緩慢攪拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺，溶解均勻后即得產(chǎn)品。
[0012]本發(fā)明具有以下積極效果 :
I)抑制性強，合適配比條件下，各組分協(xié)同作用，產(chǎn)品防膨率在75%以上。
[0013]2)組分原料易得，原料成本低，制備工藝簡單。本發(fā)明中各組分均為常規(guī)化工品，制備方法工藝簡單，易于操作，設(shè)備要求低。
[0014]3)廣品無毒，有一定粘度，沸點聞，性質(zhì)穩(wěn)定，易于存放和運輸；水溶液良好，使用方便。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0016]實施例1:
稱取平均分子量1200的聚氧乙烯醚40kg、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨25kg、水132kg按序加入到反應(yīng)釜中，加熱到45°C緩慢攪拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺3kg，溶解均勻后即得產(chǎn)品。
[0017]實施例2
稱取平均分子量1500的聚氧乙烯醚40kg、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨25kg、水132kg按序加入到反應(yīng)釜中，加熱到45°C緩慢攪拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺3kg，溶解均勻后即得產(chǎn)品。
[0018]實施例3
稱取平均分子量1200的聚氧丙烯醚40kg、辛基三甲基氯化銨25kg、水133kg按序加入到反應(yīng)釜中，加熱到55°C緩慢攪拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺2kg，溶解均勻后即得
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[0019]實施例4
稱取平均分子量1500的聚氧丙烯醚40kg、十二烷基三甲基氯化銨25kg、水133kg按序加入到反應(yīng)釜中，加熱到55°C緩慢攪拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺2kg，溶解均勻后即得產(chǎn)品。
[0020]實施例5
稱取平均分子量1500的聚氧乙烯聚氧丙烯醚40kg、十二烷基三甲基氯化銨25kg、水132kg按序加入到反應(yīng)釜中，加熱到55°C緩慢攪拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺3kg，溶解均勻后即得產(chǎn)品。
[0021]實施例結(jié)果:
采用防膨率實驗的方法評價實施方式中抑制劑的性能。取0.50g膨潤土粉加入到IOmL離心管中，加入IOmL抑制劑溶液,充分搖勻,在室溫下存放2h,在轉(zhuǎn)速為1500/min下離心15min。讀出膨潤土膨脹體積Vp用IOmL清水代替抑制劑溶液測定膨潤土在清水中的膨脹體積V2 ;用IOmL煤油代替抑制劑溶液測定膨潤土在煤油中的膨脹體積V。。[0022]防膨率(B)計算公式:
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于該頁巖抑制劑由非離子聚醚、有機小分子季銨鹽、改性聚丙烯酰胺及水組成，按如下質(zhì)量百分比配制而成: 非尚子聚釀10%~30% 有機小分子季銨鹽4%~25% 改性聚丙烯酰胺1%~5% 水40% ~85%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于，所述的非離子聚醚選自聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚四氫呋喃、聚氧乙烯丙烯嵌段醚之一或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于，所述的非離子聚醚分子量在 800-5000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于，所述的非離子聚醚分子量在 1000-1800。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于，所述的有機小分子季銨鹽為三甲基季銨鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于，所述有機小分子季銨鹽為環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、環(huán)氧丙基三甲基溴化銨、烷基三甲基氯化銨、烷基三甲基溴化銨其中一種或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于，所述烷基三甲基氯化銨、烷基三甲基溴化銨中烷基碳原子數(shù)為4-18。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于，所述的改性聚丙烯酰胺為陽離子聚丙烯酰胺，分子量在100-1000萬。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的鉆井用頁巖抑制劑，其特征在于，所述的改性聚丙烯酰胺為陽離子聚丙烯酰胺，分子量在600-800萬。
10.一種鉆井用頁巖抑制劑制備方法，其特征在于:將非離子聚醚、有機小分子季銨鹽、水按序加入到反應(yīng)釜中，加熱到40~60°C緩慢攪拌，待溶解，再加入聚丙烯酰胺，溶解均勻后即得產(chǎn)品。
【文檔編號】C09K8/03GK103509533SQ201210219306
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】金鋼, 朱魁, 楊智中, 袁俊秀, 王康, 黃冬, 逯貴廣, 徐冬梅 申請人:中國石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院