一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备与应用的制作方法
【专利摘要】一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备与应用，制备是在反应釜中将胺溶于溶剂中，搅拌均匀，搅拌下向反应釜中加入与脂肪酸，将反应釜中混合物加热至，使其全部溶解，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温；将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，应用时，黏土防膨剂用量为油田工作液质量的0.01-1.0%，其对黏土的防膨率为60-80%，并且应用于钻井液中时显著降低钻井液形成泥饼的摩阻，黏土防膨剂分子量小、抑制性能好、环境友好，同时使其具有润滑的功能。
【专利说明】一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备与应用【技术领域】
[0001]本发明涉及粘土防膨剂制备【技术领域】，具体涉及一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备与应用。
【背景技术】
[0002]含胺优质水基钻井液是近年来提出的一种符合现代钻井要求的强抑制性水基钻井液，该钻井液主要由页岩防塌剂、包被剂、防聚结剂和降滤失剂等组成。其中，胺类页岩防塌剂为含胺优质水基钻井液的关键处理剂，其分子链中引入了胺基官能团，通过胺基特有的吸附作用使其能很好地镶嵌在黏土层间，并使黏土层紧密结合在一起，降低黏土吸收水分的趋势。因此，在钻探过程中遇到泥页岩地层时，含胺优质水基钻井液能有效的解决泥页岩的水化膨胀、分散导致的井壁失稳、钻头泥包和井眼净化等一系列问题。
[0003]早期使用的胺类防塌剂如氯化铵、四甲基氯化铵、氯化胆碱等抗温性较差，易分解出有害气体氨气，对泥页岩的抑制性较差；近年来聚胺类页岩防塌剂如阳离子型聚亚胺、聚三乙醇胺甲基季铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵等在国内外已得到广泛应用。聚胺类页岩防塌剂可提供多个阳离子吸附点，能长久稳定页岩，对泥页岩有一定的抑制性，但由于其分子量较大，只能吸附在黏土表面，对于膨胀性强的黏土来说聚胺类页岩防塌剂的抑制效果并不理想。此外，部分聚胺类页岩防塌剂还存在毒性大、与阴离子处理剂配伍性差等诸多问题。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备与应用，黏土防膨剂分子量小、抑制性能好、环境友好，同时使其具有润滑的功能。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为:` 一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于5-30倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级及其以上纯度的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺及其混合物，所述溶剂为工业级及其以上纯度甲醇、乙醇或者自来水以上纯度的水及其混合物；
第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 1-5的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级及其以上纯度的月桂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、软脂酸及其混合物；第三步，将反应釜中混合物加热至30-10(TC，使其全部溶解；
第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为5-1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的
女口
广叩o
[0006]应用时，所述黏土防膨剂用量为油田工作液质量的0.01-1.0%，其对黏土的防膨率为60-80%，并且应用于钻井液中时显著降低钻井液形成泥饼的摩阻。
[0007]本发明的优点:小分子胺类化合物能进入黏土层间排除水分子、提供较多的正电荷吸附点，具有持久的黏土稳定作用，且小分子胺类防塌剂易降解对环境友好，同时脂肪酸的长链烷基包裹于黏土和岩层的表面，形成一层油膜，具有良好的润滑性。
【具体实施方式】
[0008]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
[0009]实施例1
一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于5倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级的乙醇胺，所述溶剂为工业级甲醇；
第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级的月桂酸；
第三步，将反应釜中混合物加热至30°C，使其全部溶解；
第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为2:1的氯化钾，研磨均匀，即得到 具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
[0010]应用时，所述黏土防膨剂用量为油田工作液质量的1.0%，其对黏土的防膨率为80%，并且应用于钻井液中时显著降低钻井液形成泥饼的摩阻。
[0011]实施例2
一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于10倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级的三乙醇胺，所述溶剂为工业级乙醇；
第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级的油酸；
第三步，将反应釜中混合物加热至40°c，使其全部溶解；
第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
[0012]应用时，所述黏土防膨剂用量为油田工作液质量的0.1%，其对黏土的防膨率为75%，并且应用于钻井液中时显著降低钻井液形成泥饼的摩阻。
[0013]实施例3
一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于15倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级的二乙烯三胺，所述溶剂为工业级95乙醇；
第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 3的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级棕榈酸；
第三步，将反应釜中混合物加热至50°C，使其全部溶解；
第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温；第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为2:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
[0014]应用时，所述黏土防膨剂用量为油田工作液质量的0.05%,其对黏土的防膨率为60%，并且应用于钻井液中时显著降低钻井液形成泥饼的摩阻。
[0015]实施例4
一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于20倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为化学纯的三乙烯四胺，所述溶剂为工业级甲醇；
第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 2的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级硬脂酸；
第三步，将反应釜中混合物加热至50°C，使其全部溶解；
第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为4:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
[0016]应用时，所述黏土防膨剂用量为油田工作液质量的0.2%，其对黏土的防膨率为80%，并且应用于钻井液中时 显著降低钻井液形成泥饼的摩阻。
[0017]实施例5
一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于30倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为物质的量比为1:1的工业级的三乙醇胺和五乙烯六胺，所述溶剂为化学纯的乙醇；
第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 3的脂肪酸，所述脂肪酸为化学纯油酸；
第三步，将反应釜中混合物加热至60°C，使其全部溶解；
第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为2:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的产品。
[0018]应用时，所述黏土防膨剂用量为油田工作液质量的0.5%，其对黏土的防膨率为80%，并且应用于钻井液中时显著降低钻井液形成泥饼的摩阻。
[0019]实施例6
一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于30倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级的五乙烯六胺，所述溶剂为体积比为1:1的工业级甲醇和自来水的混合物；
第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 4的脂肪酸，所述脂肪酸为物质的量比为1:1的工业级月桂酸和油酸混合物；
第三步，将反应釜中混合物加热至50°C，使其全部溶解；
第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为3:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。[0020]应用时，所述黏土防膨剂用量为油田工作液质量的0.6%，其对黏土的防膨率为75%，并且应 用于钻井液中时显著降低钻井液形成泥饼的摩阻。
【权利要求】
1.一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于5-30倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级及其以上纯度的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺及其混合物，所述溶剂为工业级及其以上纯度甲醇、乙醇或者自来水以上纯度的水及其混合物； 第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 1-5的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级及其以上纯度的月桂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、软脂酸及其混合物；第三步，将反应釜中混合物加热至30-10(TC，使其全部溶解； 第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为5-1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的女口广叩o
2.根据权利要求1所述的一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，其特征在于:应用时，所述黏土防膨剂用量为油田工作液质量的0.01-1.0%，其对黏土的防膨率为60-80%，并且应用于钻井液中时显著降低钻井液形成泥饼的摩阻。
3.根据权利要求1所述的一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于5倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级的乙醇胺，所述溶剂为工业级甲醇； 第二步，搅拌下向反应釜中加入`与胺中氨基官能团比例为1:1的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级的月桂酸； 第三步，将反应釜中混合物加热至30°C，使其全部溶解； 第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为2:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
4.根据权利要求1所述的一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于10倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级的三乙醇胺，所述溶剂为工业级乙醇； 第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级的油酸； 第三步，将反应釜中混合物加热至40°C，使其全部溶解； 第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
5.根据权利要求1所述的一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于15倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级的二乙烯三胺，所述溶剂为工业级95乙醇；第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 3的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级棕榈酸； 第三步，将反应釜中混合物加热至50°C，使其全部溶解； 第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为2:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
6.根据权利要求1所述的一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于20倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为化学纯的三乙烯四胺，所述溶剂为工业级甲醇； 第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 2的脂肪酸，所述脂肪酸为工业级硬脂酸； 第三步，将反应釜中混合物加热至50°C，使其全部溶解； 第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为4:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
7.根据权利要求1所述的一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，其特征在于，包括以下步骤:` 第一步，在反应釜中将胺溶于30倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为物质的量比为1:1的工业级的三乙醇胺和五乙烯六胺，所述溶剂为化学纯的乙醇； 第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 3的脂肪酸，所述脂肪酸为化学纯油酸； 第三步，将反应釜中混合物加热至60°C，使其全部溶解； 第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为2:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的产品。
8.根据权利要求1所述的一种具有润滑作用黏土防膨剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于30倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级的五乙烯六胺，所述溶剂为体积比为1:1的工业级甲醇和自来水的混合物； 第二步，搅拌下向反应釜中加入与胺中氨基官能团比例为1: 4的脂肪酸，所述脂肪酸为物质的量比为1:1的工业级月桂酸和油酸混合物； 第三步，将反应釜中混合物加热至50°C，使其全部溶解； 第四步，将反应釜中混合物的溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将蒸去溶剂的混合物转移至研钵中，加入与胺和脂肪酸总质量比为3:1的氯化钾，研磨均匀，即得到具有润滑作用黏土防膨剂，所述氯化钾为工业级产品。
【文档编号】C09K8/575GK103773325SQ201410067546
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】张洁, 陈刚, 蔡丹, 李丽丽 申请人:西安石油大学