本發(fā)明涉及鉆井用化學(xué)助劑，具體涉及一種泥頁(yè)巖地層泡沫鉆井用耐鹽強(qiáng)抑制性發(fā)泡劑。

背景技術(shù)：

空氣泡沫鉆井是欠平衡鉆井的主要方式之一，泡沫流體較常規(guī)泥漿鉆井液密度低，井底壓持效應(yīng)小，不僅能夠有效控制鉆井液循環(huán)漏失、提高機(jī)械鉆速，而且能夠減輕儲(chǔ)層傷害，保護(hù)低壓油氣藏。與純氣體鉆井相比，泡沫流體粘度和切力高，懸浮和攜巖能力強(qiáng)，能夠有效解決氣體鉆井鉆遇地層出水時(shí)無(wú)法順利施工的技術(shù)難題，是漏失量較大的裂縫儲(chǔ)層、壓力衰竭地層和低壓低滲地層等油氣藏勘探開(kāi)發(fā)較為理想的鉆井技術(shù)之一。但是，由于泡沫鉆井過(guò)程中泡沫流體所形成的液柱壓力不能平衡地層的坍塌壓力，而空氣泡沫流體又不能在井壁形成泥餅，在遇水膨脹、遇水坍塌等水敏性泥頁(yè)巖地層鉆進(jìn)時(shí)極易造成井壁失穩(wěn)，引起卡鉆等復(fù)雜事故，導(dǎo)致鉆井工程的失敗，因此，對(duì)泥頁(yè)巖地層采用強(qiáng)抑制性的泡沫鉆井液體系尤為關(guān)鍵。中國(guó)專利cn100535075c公開(kāi)了一種強(qiáng)抑制性可循環(huán)微泡沫鉆井液或完井液，其配方為膨潤(rùn)土+抗鹽粘土+純堿+復(fù)合抑制劑sd-yz+低密度提粘劑sd-lvc+低密度提粘降濾失劑sd-lac+低密度流型調(diào)節(jié)劑sd-lrc+低密度調(diào)節(jié)劑組成sd-ldc，其中sd-yz、sd-lvc、sd-lac、sd-lrc、sd-ldc均由多種化學(xué)劑復(fù)合而成，體系極其復(fù)雜，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工藝控制提出了嚴(yán)格的要求，泥漿維護(hù)不易。中國(guó)專利cn101798499b公開(kāi)了一種鉆井用強(qiáng)抑制性防塌泡沫液，其配方為0.1份穩(wěn)泡劑（0.05g高粘羧甲基纖維素+0.05g黃原膠）+0.4份發(fā)泡劑（0.15份十二烷基硫酸鈉k-12+0.15份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉aes+0.05份聚乙二醇辛基苯基醚op-10+0.05份商品發(fā)泡劑sw-1）+2.6份防塌劑（0.3份次生有機(jī)陽(yáng)離子形成劑csj-1+0.3份泥頁(yè)巖抑制劑陽(yáng)離子i+2份氯化鉀）+3份降濾失劑（2份羧甲基淀粉+1份碳酸鈣），但該體系存在耐溫性能一般，超高分子量聚合物用量較多而導(dǎo)致的泡沫液配制、溶解緩慢、降低了施工效率的問(wèn)題，同時(shí)，該體系化學(xué)劑用量大，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服目前技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的為應(yīng)對(duì)泥頁(yè)巖地層泡沫鉆進(jìn)中存在的井壁失穩(wěn)問(wèn)題，提供一種耐鹽性較高、強(qiáng)抑制性、單一組分的發(fā)泡劑。

本發(fā)明所述的一種泥頁(yè)巖地層泡沫鉆井用耐鹽強(qiáng)抑制性發(fā)泡劑，具有如下結(jié)構(gòu)式：

其中，r選自具有4-16個(gè)碳原子的支鏈烷基、環(huán)烷基和烷芳基；r1、r2、r3、r4各自獨(dú)立的選自h、具有1-4個(gè)碳原子的支鏈烷基、直鏈烷基。

r優(yōu)選自具有8-16個(gè)碳原子的烷基。

r1、r2、r3為h，r4選自h、甲基、乙基、丙基、異丙基。

x為2-8的整數(shù)。

本發(fā)明所述的一種泥頁(yè)巖地層泡沫鉆井用耐鹽強(qiáng)抑制性發(fā)泡劑的制備方法為，將烷基聚氧烷基醚二甲基叔胺與一氯甲烷在一定溫度下反應(yīng)生成烷基聚氧烷基醚三甲基氯化銨，反應(yīng)方程式如下：

其中烷基聚氧烷基醚二甲基叔胺與一氯甲烷的摩爾比為1:1.05；季胺化反應(yīng)所用溶劑為甲苯；季胺化反應(yīng)溫度50-80℃。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用特定的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在發(fā)泡劑中引入與泥頁(yè)巖具有較強(qiáng)電荷相互作用的季胺鹽結(jié)構(gòu)，在保持化學(xué)劑較強(qiáng)的起泡能力同時(shí)，增加泥頁(yè)巖表面的吸附，形成疏水層，抑制泥頁(yè)巖水化分散。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果如下：

1)本發(fā)泡劑應(yīng)用于泥頁(yè)巖地層時(shí)，在保證良好的起泡性同時(shí)，提供了極其優(yōu)良的抑制性。

2)本發(fā)泡劑組成單一，使用簡(jiǎn)單。

3)本發(fā)泡劑不含高分子量聚合物，現(xiàn)場(chǎng)添加時(shí)溶解迅速，使用方便。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，其目的僅在于更好的理解本發(fā)明而非限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1~7：發(fā)泡劑的制備。

實(shí)施例1

將0.10mol十二烷基聚氧丙烯醚二甲基叔胺（環(huán)氧丙烷重復(fù)單元數(shù)為2）與0.105mol一氯甲烷加入到250ml反應(yīng)釜中，再加入110.0g甲苯，開(kāi)動(dòng)攪拌并密閉加熱到50℃，反應(yīng)5h后停止，蒸出溶劑甲苯及過(guò)量一氯甲烷，得膏狀樣品。

實(shí)施例2

將0.10mol十六烷基聚氧丙烯醚二甲基叔胺（環(huán)氧丙烷重復(fù)單元數(shù)為5）與0.105mol一氯甲烷加入到250ml反應(yīng)釜中，再加入90.0g甲苯，開(kāi)動(dòng)攪拌并密閉加熱到80℃，反應(yīng)3h后停止，蒸出溶劑甲苯及過(guò)量一氯甲烷，得膏狀樣品。

實(shí)施例3

將0.10mol十二烷基聚氧丙烯醚二甲基叔胺（環(huán)氧丙烷重復(fù)單元數(shù)為8）與0.105mol一氯甲烷加入到250ml反應(yīng)釜中，再加入85.0g甲苯，開(kāi)動(dòng)攪拌并密閉加熱到60℃，反應(yīng)3h后停止，蒸出溶劑甲苯及過(guò)量一氯甲烷，得膏狀樣品。

實(shí)施例4

將0.10mol辛基聚氧丁烯醚二甲基叔胺（環(huán)氧丁烷重復(fù)單元數(shù)為5）與0.105mol一氯甲烷加入到250ml反應(yīng)釜中，再加入85.0g甲苯，開(kāi)動(dòng)攪拌并密閉加熱到80℃，反應(yīng)3h后停止，蒸出溶劑甲苯及過(guò)量一氯甲烷，得膏狀樣品。

實(shí)施例5

將0.10mol辛基聚氧丙烯醚二甲基叔胺（環(huán)氧丙烷重復(fù)單元數(shù)為5）與0.105mol一氯甲烷加入到250ml反應(yīng)釜中，再加入85.0g甲苯，開(kāi)動(dòng)攪拌并密閉加熱到60℃，反應(yīng)3h后停止，蒸出溶劑甲苯及過(guò)量一氯甲烷，得膏狀樣品。

實(shí)施例6

將0.10mol壬基酚聚氧丙烯醚二甲基叔胺（環(huán)氧丙烷重復(fù)單元數(shù)為5）與0.105mol一氯甲烷加入到250ml反應(yīng)釜中，再加入85.0g甲苯，開(kāi)動(dòng)攪拌并密閉加熱到80℃，反應(yīng)3h后停止，蒸出溶劑甲苯及過(guò)量一氯甲烷，得膏狀樣品。

實(shí)施例7

將0.10mol十二烷基聚氧乙烯醚二甲基叔胺（環(huán)氧乙烷重復(fù)單元數(shù)為5）與0.105mol一氯甲烷加入到250ml反應(yīng)釜中，再加入85.0g甲苯，開(kāi)動(dòng)攪拌并密閉加熱到50℃，反應(yīng)3h后停止，蒸出溶劑甲苯及過(guò)量一氯甲烷，得膏狀樣品。

實(shí)施例8：發(fā)泡劑的性能評(píng)價(jià)

發(fā)泡劑的泡沫性能：取10.0g發(fā)泡劑樣品，加入990.0g去離子水或鹽水配制成發(fā)泡劑溶液（濃度為1.0wt%）。取100ml溶液倒入高速攪拌機(jī)的量杯中，以11000rpm的速度攪拌1min，攪拌停止后開(kāi)始計(jì)時(shí)，迅速將形成泡沫倒入到量筒中，測(cè)量并記錄泡沫的體積vf，記錄泡沫中析出50ml液體所用時(shí)間t1（析液半衰期）及泡沫體積降至初始體積一半所用時(shí)間t2（泡沫半衰期）。

發(fā)泡劑的抑制性能：參照標(biāo)準(zhǔn)《sy-t5613-2000泥頁(yè)巖理化性能試驗(yàn)方法》測(cè)試泥頁(yè)巖在清水以及發(fā)泡劑溶液中的巖心滾動(dòng)回收率。具體步驟：稱取4-8目巖心20.0g，加至高溫老化釜中，隨后將350ml去離子水或1.0wt%濃度的發(fā)泡劑溶液體系加入老化釜，80℃熱滾16h后，將巖心過(guò)100目篩，篩留物105℃干燥4h，干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱重。回收巖屑的重量與初始巖屑重量之比即為一次巖心回收率。