一种多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂及其制备方法

文档序号:8958990阅读:608来源:国知局
一种多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水基钻井液页岩抑制剂及其制备方法,具体涉及一种阳离子多羟 基有机胺水基钻井液页岩抑制剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 页岩水化分散带来的井壁不稳定问题是钻井工程中遇到的一个世界性的技术难 题,在钻遇页岩地层时通常采用抑制性强的油基钻井液和合成基钻井液。受制于环境保护 压力和成本问题,虽然对废弃钻井液处理的"钻井液不落地"工艺已处于研发阶段,但二者 的使用仍受到一定限制。因此成本低、环保接受性强的页岩抑制剂和高性能水基钻井液体 系的开发具有重要的研究意义和应用价值。
[0003] 从油田现场应用实践来看,含有大量羟基的淀粉类抑制剂和胺(铵)类抑制剂具 有良好的页岩抑制效果已毋容置疑。加之国外胺基(聚醚胺)钻井液在钻探页岩过程中的 成功应用,含有大量羟基和季铵盐离子的胺类抑制剂具有页岩抑制效果。传统胺类抑制剂 有四甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、氯化2-羟乙基三甲铵、甲基三羟乙基氯化铵等, 但他们均具有气味大、易降解、作用效果不明显的问题。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种阳离子多羟基有机胺水基钻井 液页岩抑制剂,该抑制剂通过羟基、NR4+的协同吸附作用和页岩晶层间的水争夺粘土表面的 活性中心,排斥出晶层间水从而起到良好的抑制效果;
[0005] 本发明的另一目的在于提供阳离子多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂的制备 方法,该方法操作简单、制备方便、成本低、适用于工业化大规模生产。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制 剂,所述抑制剂为N1,N1,N1,N2, N2, N2-六(2-羟乙基)乙二胺溴化铵,其结构式如下:
[0008] -种多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂的制备方法,以三乙醇胺和二溴乙烷为 原料,以乙醇为溶剂,在加热条件下反应生成多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂。
[0009] 进一步地,所述三乙醇胺和二溴乙烷的摩尔比为2:1~2. 5。
[0010] 作为优选方案,所述三乙醇胺和二溴乙烷的摩尔比为2:1.4。
[0011] 进一步地,乙醇、三乙醇胺和二溴乙烷混合物的质量比为2~3:1。
[0012] 进一步地,所述加热条件控制在55~65°C,反应时间为22~26h。
[0013] 作为优选方案,所述加热条件控制在57°C,反应时间为24h。
[0014] 进一步地,它还包括多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂提纯的步骤,具体操作 为:反应结束后,将所得抑制剂的粗产物采用乙酸乙酯和无水乙醇重结晶,所述乙酸乙酯和 无水乙醇的体积比为1. 5~2:8~8. 5,将重结晶产物在40~50°C温度下真空干燥,即制 得精制多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂。
[0015] 本发明中该多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂的反应式如下:
[0017] 本发明的抑制剂在使用时,以配置钻井液体系中水的质量为基准,抑制剂的加入 量为体系中水的质量的〇. 2~0. 7%。
[0018] 本发明具有以下优点:
[0019] ⑴本发明的抑制剂含季铵盐离子和大量羟基,其具有吸附粘土颗粒,有效防止页 岩水化分散的功能;
[0020] (2)本发明抑制剂的制备方法一步完成,操作简单、制备方便、原料便宜易得,反应 条件温和,易于控制,可用于工业生产;
[0021] (3)本发明方法制备的抑制剂热稳定性能较好,尤其在淡水基浆中抑制效果较 好;
[0022] (4)本发明方法制备的抑制剂易溶于水,可直接用于水基钻井液中。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明抑制剂、膨润土、插层后膨润土的红外谱图;
[0024] 图2为湿态膨润土、不同抑制剂和本发明抑制剂处理过的湿态膨润土的XRD对比 图;
[0025] 图3为基浆基浆粒度分布图;
[0026] 图4为本发明抑制剂处理过的基浆粒度分布图;
[0027] 图5为本发明抑制剂与传统抑制剂的线性膨胀实验对比图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述,本发明的保护范围不局限于以 下所述:
[0029] -种多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂,所述抑制剂为N1,N1,N 1,N2, N2, N2-六 (2-羟乙基)乙二胺溴化铵,其结构式如下:
[0030] CN 105176504 A ^ "n \J 贝
[0031] 该多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂的反应式如下:
[0033] 实施例1 :
[0034] 取三乙醇胺0. 2mol于三口瓶中加145ml无水乙醇溶解,通氮10分钟后升温至 55°C,滴加0.1mol二溴乙烷并回流反应22小时。反应结束后,将所得抑制剂的粗产物采用 乙酸乙酯和无水乙醇重结晶,所述乙酸乙酯和无水乙醇的体积比为1. 5:8,将重结晶产物在 40~50°C温度下真空干燥,即制得精制多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂测得其熔点 为 47°C。
[0035] 实施例3 :
[0036] 取三乙醇胺0. 2mol于三口瓶中加160ml无水乙醇溶解,通氮10分钟后升温至 65°C,滴加0. 25mol二溴乙烷并回流反应26小时。反应结束后,将所得抑制剂的粗产物采 用乙酸乙酯和无水乙醇重结晶,所述乙酸乙酯和无水乙醇的体积比为2:8,将重结晶产物 在50°C温度下真空干燥,即制得精制多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂测得其熔点为 46. 8 cC 〇
[0037] 实施例3 :
[0038] 取三乙醇胺0. 2mol于三口瓶中加180ml无水乙醇溶解,通氮10分钟后升温至 57°C,滴加0. Hmol二溴乙烷并回流反应24小时。反应结束后,将所得抑制剂的粗产物采 用乙酸乙酯和无水乙醇重结晶,所述乙酸乙酯和无水乙醇的体积比为1. 8:8. 3,将重结晶产 物在43°C温度下真空干燥,即制得精制多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂测得其熔点为 47。 。。
[0039] 实施例4 :
[0040] 取三乙醇胺0. 2mol于三口瓶中加190ml无水乙醇溶解,通氮10分钟后升温至 60°C,滴加0. 2mol二溴乙烷并回流反应23小时。反应结束后,将所得抑制剂的粗产物采 用乙酸乙酯和无水乙醇重结晶,所述乙酸乙酯和无水乙醇的体积比为1. 6:8. 1,将重结晶产 物在45°C温度下真空干燥,即制得精制多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂测得其熔点为 46. 5 cC 〇
[0041] 实施例5:
[0042] 取三乙醇胺0. 2mol于三口瓶中加180ml无水乙醇溶解,通氮10分钟后升温至 63°C,滴加0. 23mol二溴乙烷并回流反应25小时。反应结束后,将所得抑制剂的粗产物采 用乙酸乙酯和无水乙醇重结晶,所述乙酸乙酯和无水乙醇的体积比为1. 8:8. 3,将重结晶产 物在48°C温度下真空干燥,即制得精制多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂测得其熔点为 47。。。
[0043] 以下通过实验说明本发明的有益效果:
[0044] 为评价本发明抑制剂的抑制效果,将实施例3合成方法所得的产品进行以下分 析:
[0045] 1.红外分析
[0046] 取实施例3中合成的抑制剂(以下简称HEAC),用乙醇小心淋洗2-3次后在真空 干燥箱内45°C烘干。经I. 0%、2. 0% HEAC处理过的钠基膨润土离心后真空抽滤抽干,抽 干过程中样品用无水乙醇和乙酸乙酯混合溶液小心反复淋洗4-5次,置于真空干燥箱内 50°C X 24h后过100目筛并密闭保存。全部样品KBr压片,采用Prestige-21型红外光谱 仪进行红外表征。红外吸收光谱图如图1所示,图1中曲线1为Na-MMT红外吸收光谱图, 曲线2为HEAC红外吸收光谱图,曲线3为Na-MMT-HEAC红外吸收光谱图。
[0047] 从图1中可以看到:3412cm 1处宽而强的吸收峰对应于HEAC的-OH不对称伸缩振
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