一种具有降滤失性能的页岩抑制剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有降滤失性能的页岩抑制剂的制备方法，具体地说涉及一种具 有降滤失性能的胺基页岩抑制剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 钻探工程中，所遇地层75%为泥页岩地层，约90%的井壁不稳定问题都发生在泥页 岩井段，由此可以看出，页岩抑制对于钻探工程的重要。当前应用的页岩抑制剂主要为低分 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已成功用于钻井液体 系中。实验结果表明，由端氨基聚醚配制的钻井液体系能够有效抑制活性泥页岩的水化、分 散及膨胀，提供良好的井壁稳定性；包被钻屑，提高岩屑整体性，清洁井眼；减小扭矩，具有 良好的润滑防卡性能，起下钻顺利；能大幅度降低软泥岩对钻柱的黏附，防止钻头泥包，提 高机械钻速；并且无生物毒性，能够成为替代油基钻井液的优质水基钻井液。
[0003] 端胺基聚醚的合成方法主要有2种，一是催化还原胺化法，从聚醚多元醇的末端 羟基着手，通过氨解反应用氨(胺）基取代其末端羟基；二是从聚醚多元醇末端羟基的活泼 氢着手，用带有易离去或不饱和基团（一 NC0、一 NO2、一 CN等）的化合物与活泼氢作用进行 封端，然后通过相应的处理后得到端胺基聚醚，这一类方法包括水解法、氰烷基化法、硝基 封端法等。US4313004应用氰烷基化法，即醇类与腈类反应生成端氰基醚，再加氢还原制备 了端胺基聚醚。上述两种方法反应原料涉及液氨、腈类等强腐蚀性、高毒物质，反应所需的 压力、温度较高，对设备要求高，反应条件极为苛刻；反应原料的选择也给后处理带来诸多 麻烦。
[0004] CN201110313847. 1公开一种阳离子聚胺类聚合物及其制备方法和应用。该阳离 子聚胺类聚合物含有双主链、可形成网格状结构。一种阳离子聚胺类聚合物的制备方法，以 端二胺、环醚、环氧氯丙烷为原料，首先在搅拌及60-100°C条件下向端二胺中滴加环醚，端 二胺与滴加的环醚摩尔比为1 :2,反应l_4h生成结构式为（II)的化合物，然后将温度升至 90-150°C，搅拌条件下滴加环氧氯丙烷，滴加的环氧氯丙烷与端二胺的摩尔比为2:1，待反 应体系出现增稠现象时，至少维持半小时后加入终止剂，终止剂与端二胺的摩尔比为2:1， 继续反应l_4h，得阳离子聚胺类聚合物样品。该阳离子聚胺类聚合物富含丰富的羟基，具有 良好的水溶性，能够有效抑制粘土的水化膨胀及分散，但是该页岩抑制剂的制备过程比较 复杂，除此之外，该页岩抑制剂同现有的页岩抑制剂一样，除了具有页岩抑制功能外不具有 其它功效，导致现有的钻井液所包括的剂种繁多，组分复杂。在保证页岩抑制剂页岩抑制效 果的同时，提高页岩抑制剂的多种功效，即除起到抑制泥页岩水化膨胀分散的同时，同时具 备一定的降滤失或者其它等作用，减少页岩抑制剂的组分，一直是未来钻井液处理剂的研 发方向。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种具有降滤失性能的页岩抑制剂的制备方 法。该方法不仅制备过程简单、成本低，而且制备的页岩抑制剂同时具有良好的页岩抑制性 能和降滤失性能，能够同时满足钻井液用页岩抑制剂和降滤失剂的性能需求，一剂多用，能 够解决泥页岩水化、分散、膨胀，井壁坍塌等实际问题。
[0006] -种具有降滤失性能的页岩抑制剂的制备方法，包括如下内容：（1)向η元胺溶 液中加入无机碱并混合搅拌均匀，其中η为大于1的整数，无机碱加入量为η元胺质量的 0· 05-3%，优选 0· 5-1% ; (2) 向步骤（1)的混合液中加入醚化剂在60-KKTC反应6-10h，优选80-KKTC反应 8-10h，所述醚化剂和η元胺的摩尔比> 1. 0,优选2. 0-4. 0 ; (3) 步骤（2)反应结束后降至室温，调节溶液pH值至中性，得具有降滤失性能的页岩抑 制剂。
[0007] 本发明方法中，所述的η元胺包括二胺、三胺、四胺、五胺、六胺中的一种或几种混 合，优选三乙烯四胺、四乙烯五胺。
[0008] 本发明方法中，所述的醚化剂为环醚，优选为环氧乙烷，环氧丙烷、环氧丁烷中的 一种或几种混合。
[0009] 本发明方法中，所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或几种混 合。优选氢氧化钠钾或氢氧化钠。
[0010] 本发明方法中，醚化剂的加入可以采用一次性加入的方式或者流加的方式，优选 采用滴加的方式。
[0011] 本发明方法中，采用加入酸的方式调节溶液pH值至中性。所述酸包括有机酸或无 机酸。无机酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸；有机酸为甲酸、醋酸、乳酸、柠檬酸等。
[0012] 本发明一种具有降滤失性能的页岩抑制剂的制备方法，所用原料少、制备过程简 单、成本低；该方法通过选取适当的原料及反应条件，控制投料顺序，使原料采用最佳的方 式进行聚合，制备出得页岩抑制剂具有双功效，在有效束缚粘土层间距的同时，能够有效起 到抑制泥页岩水化、分散、膨胀，并且具有良好的降滤失性能。此外，本发明方法制备的页岩 抑制剂在保证泥页岩抑制及降滤失效果的同时，反应原料不涉及液氨、腈类等强腐蚀性、高 毒物质，反应不涉及高温高压设备，反应设备易于操作，反应条件较为缓和。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合实施例来进一步说明本发明的过程及效果，但以下实施例不构成对本发 明方法的限制。
[0014] 实施例1 在IOOOmL四口圆底烧瓶中，加入103g二乙烯三胺和0. 5g氢氧化钾。在搅拌下混合均 匀，升温至80°C，逐渐滴加232g环氧丙烷(环氧丙烷与二乙烯三胺摩尔比为4 :1)，滴加完毕 后，在80°C下反应8h，降至室温，采用盐酸调节溶液pH值至中性，得微黄色醚胺页岩抑制剂 液体样品。
[0015] 实施例2 在IOOOmL四口圆底烧瓶中，加入146g三乙烯四胺和0. 73g氢氧化钾。在搅拌下混合 均匀，升温至90°C，逐渐滴加116g环氧丙烷(环氧丙烷与二乙烯三胺摩尔比为3 :1 )，滴加完 毕后，在90°C下反应10h，降至室温，采用醋酸调节溶液pH值至中性，得微黄色胺基页岩抑 制剂液体样品。
[0016] 实施例3 在IOOOmL四口圆底烧瓶中，加入146g三乙烯四胺和0. 94g氢氧化钾。在搅拌下混合 均匀，升温至l〇〇°C，逐渐滴加116g环氧丙烷(环氧丙烷与二乙烯三胺摩尔比为2 :1)，滴加 完毕后，在KKTC下反应9h，降至室温，采用甲酸调节