仿生页岩抑制剂及其制备方法和钻井液及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及仿生页岩抑制剂及其制备方法和钻井液及其应用。
【背景技术】
[0002] 维持钻井井壁稳定的问题是钻井行业的一个世界性难题，该问题在世界上许多油 田都存在，并一直没有能够得到很好解决。随着我国油气勘探开发目标进一步面向埋藏在 地质条件十分复杂的深层油气资源以及煤层气、页岩气等非常规资源，在钻探过程中常遇 到井壁稳定难题，这将导致复杂深井和页岩气水平井钻井速度慢、复杂事故多、钻井周期 长、成本高，已严重影响我国油气资源重要接替区勘探开发进程。特别是我国西部油气田 (例如川渝地区），地质条件异常复杂，高陡构造地层破碎、大斜度穿越或水平穿越泥页岩 段时极易发生井壁垮塌、井漏、缩径卡钻、电测遇阻、固井质量低下等复杂事故，不但延误钻 井周期，而且会造成大量的经济损失。
[0003] 钻井过程中90%的井壁失稳事故发生在泥页岩地层，泥页岩中粘土因水化膨胀而 导致泥页岩分散、剥落是导致井壁失稳的最根本的因素。由于油不会造成粘土膨胀，因此在 过去几十年中，油基钻井液一直都是解决井壁泥页岩失稳问题的理想选择，然而随着当前 环保法规的日益严格，油基钻井液的使用因其对环境的严重损害而受到限制。因此，具有较 强的页岩抑制性的水基钻井液重新成为了研宄热点。
[0004] 水基钻井液的页岩抑制性强弱通常由其中的页岩抑制剂性能所决定。由于中和粘 土表面的负电荷是抑制其水化分散的主要途径，因而目前国内外常用的水基钻井液页岩抑 制剂均以阳离子聚合物为主，包括阳离子聚丙烯酰胺、聚胺（如聚二甲基二烯丙基氯化铵） 和氨基聚醚类（如聚醚二胺）抑制剂等。然而，除了氨基聚醚类抑制剂外，多数阳离子聚合 物抑制剂通常难以生物降解，对环境有一定危害。而氨基聚醚抑制剂所带正电荷密度较低， 对于粘土的水化膨胀抑制程度较为有限。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有的钻井液的页岩抑制剂性能不够理想且其含有的页 岩抑制剂具有环境危害性的缺陷，提供一种页岩抑制剂性能高且环保的仿生页岩抑制剂及 其制备方法，以及含有该仿生页岩抑制剂的钻井液及其应用。
[0006] 为此，本发明提供一种仿生页岩抑制剂，其中，该仿生页岩抑制剂由式（1)所示的 结构单元和式（2)所示的结构单元构成，
【主权项】
1. 一种仿生页岩抑制剂，其特征在于，该仿生页岩抑制剂由式（1)所示的结构单元和 式（2)所示的结构单元构成，
其中，式（1)所示的结构单元和式（2)所示的结构单元的摩尔比为0.2-6 ;1 ;并且，所 述仿生页岩抑制剂的重均分子量为800-4000g/mol。
2. 根据权利要求1所述的仿生页岩抑制剂，其中，所述仿生页岩抑制剂的重均分子量 为1550-4000g/mol。
3. 根据权利要求1所述的仿生页岩抑制剂，其中，所述仿生页岩抑制剂的分子量分布 系数为1. 5-3。
4. 一种仿生页岩抑制剂的制备方法，其特征在于，该方法包括；在无机酸催化剂存在 下，将精氨酸和赖氨酸进行缩合反应；所述精氨酸和赖氨酸的用量摩尔比为0. 2-6 ;1 ;所述 缩合反应条件使得到的聚合物的重均分子量为800-4000g/mol。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述精氨酸和赖氨酸的用量的摩尔比为2-4 ;1。
6. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述缩合反应的条件包括；温度为180-230°C，时 间为4-1化。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述无机酸催化剂与精氨酸和赖氨酸的总量的 摩尔比为1;〇.3-3 ; 优选地，所述无机酸催化剂为硫酸、硝酸、磯酸和盐酸中的一种或多种，更优选为磯酸。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，该方法还包括；在所述缩合反应结束后，将缩合 反应所得的混合物的抑调节至6-7。
9. 一种由权利要求4-8中任意一项所述的方法制得的仿生页岩抑制剂。
10. -种钻井液，其特征在于，该钻井液含有权利要求1-3和9中任意一项所述的仿生 页岩抑制剂。
11. 根据权利要求10所述的钻井液，其中，所述仿生页岩抑制剂的含量为1-5重量％。
12. 根据权利要求10或11所述的钻井液在页岩井壁维稳中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种仿生页岩抑制剂，该仿生页岩抑制剂由式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元构成，其中，式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元的摩尔比为0.2-6：1；所述页岩抑制剂的重均分子量为800-4000g/mol。本发明还提供了一种仿生页岩抑制剂的制备方法，以及由该方法制得的仿生页岩抑制剂。本发明还提供含有上述仿生页岩抑制剂的钻井液及其应用。本发明的仿生页岩抑制剂对页岩抑制性能高且环保无污染。
【IPC分类】C09K8-24, C08G69-10, C09K8-035
【公开号】CN104789195
【申请号】CN201510064987
【发明人】蒋官澄, 宣扬, 伍贤柱, 宋然然, 陈俊斌, 王玺, 欧阳伟, 罗淘淘, 王兰
【申请人】中国石油大学(北京), 中国石油集团川庆钻探工程有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年2月6日