一种钻井用页岩抑制剂及其制备方法

一种钻井用页岩抑制剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻井用页岩抑制剂及其制备方法。该发泡剂由非离子聚醚、有机小分子季铵盐、改性聚丙烯酰胺及水组成组成。所述的非离子聚醚分子量在800-5000，选自聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚四氢呋喃、聚氧乙烯丙烯嵌段醚之一或其混合物;所述的有机小分子季铵盐为三甲基季铵盐;所述的改性聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，分子量在100-1000万。将非离子聚醚、有机小分子季铵盐、水按序加入到反应釜中，加热到40~60℃缓慢搅拌，待溶解，再加入聚丙烯酰胺，溶解均匀后即得产品。本发明所述钻井用页岩抑制剂适用于水基钻井液，具有良好的抑制页岩膨胀性能，能有效降解决钻井过程中因页岩水化而引起的井壁失稳问题。
【专利说明】一种钻井用页岩抑制剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于水基钻井液的页岩抑制剂，属于石油钻井液【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着对油气资源需求的不断扩大，国内石油勘探开发的难度不断加大，复杂井的数量也不断增加，进而对钻井液也提出了新的要求。在钻井过程中，经常需要钻井大位移井、大斜度井、水平井等，要求钻井液有较强的抑制防塌能力。在钻井液过程中，钻遇泥页岩层理、微裂缝发育的易塌陷地层时，泥页岩的稳定性问题一直是钻井液发展的一个重大难题。过去几十年的发展过程中，油基钻井液一直是解决泥页岩水化膨胀问题的理想选择。但由于油基钻井液存在环保方面的问题，因此，油基钻井液的使用越来越受到限制。因此，研发人员将更多的目光投向水基钻井液的发展，既能解决油基钻井液的环保问题，同时其性能又非常接近于油基钻井液。[0003]抑制型水基钻井液中，良好的抑制剂是其中的关键。国内常用的页岩抑制剂主要有浙青类、硅酸盐类、聚合醇、烷基糖苷类、聚胺类等，但存在一定缺陷。浙青类存在环保问题，而烷基糖苷类使用过程中加入量大，成本高；聚醚胺类存在价格偏高，难以降低钻井液成本，等等。所以，开发出抑制性能优越、成本适宜的抑制剂成为研究人员不断努力的研究方向。

【发明内容】

[0004]本发明提供一种环保、使用量小、成本低且抑制性强的页岩抑制剂及其制备方法。
[0005]本发明所采用的技术方案为:页岩抑制剂由非离子聚醚、有机小分子季铵盐、改性聚丙烯酰胺及水组成，按如下组分配制而成:
非尚子聚酿10%~30%
有机小分子季铵盐4%~25%
改性聚丙烯酰胺1%~5%
水40% ~85%。
[0006]一般地，所述的非离子聚醚选自聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚四氢呋喃、聚氧乙烯丙烯嵌段醚之一或其混合物；所述非离子聚醚分子量在800-5000，优选1000-1800。
[0007]所述的有机小分子季铵盐为三甲基季铵盐，可以是环氧丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基溴化铵、烷基三甲基氯化铵、烷基三甲基溴化铵其中一种或其混合物。
[0008]所述烷基三甲基氯化铵、烷基三甲基溴化铵中烷基碳原子数为4-18。
[0009]所述的改性聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，分子量在100-1000万，优选600-800 万。
[0010]非离子聚醚通过浊点效应、协同作用和渗透作用抑制页岩水化，有机小分子季铵盐插入粘土的层间，减弱粘土的膨胀水化，而改性聚丙烯酰胺分子上有多个阳离子基团，与粘土多点吸附，抑制粘土水化膨胀。本发明针对不同钻井环境调整各组分比例，使抑制剂抑制性能达到最佳。
[0011]本发明中抑制剂的制备方法可通过如下技术措施来实现:
将非离子聚醚、有机小分子季铵盐、水按序加入到反应釜中，加热到4(T60°C缓慢搅拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺，溶解均匀后即得产品。
[0012]本发明具有以下积极效果 :
I)抑制性强，合适配比条件下，各组分协同作用，产品防膨率在75%以上。
[0013]2)组分原料易得，原料成本低，制备工艺简单。本发明中各组分均为常规化工品，制备方法工艺简单，易于操作，设备要求低。
[0014]3)广品无毒，有一定粘度，沸点闻，性质稳定，易于存放和运输；水溶液良好，使用方便。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0016]实施例1:
称取平均分子量1200的聚氧乙烯醚40kg、环氧丙基三甲基氯化铵25kg、水132kg按序加入到反应釜中，加热到45°C缓慢搅拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺3kg，溶解均匀后即得产品。
[0017]实施例2
称取平均分子量1500的聚氧乙烯醚40kg、环氧丙基三甲基氯化铵25kg、水132kg按序加入到反应釜中，加热到45°C缓慢搅拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺3kg，溶解均匀后即得产品。
[0018]实施例3
称取平均分子量1200的聚氧丙烯醚40kg、辛基三甲基氯化铵25kg、水133kg按序加入到反应釜中，加热到55°C缓慢搅拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺2kg，溶解均匀后即得
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[0019]实施例4
称取平均分子量1500的聚氧丙烯醚40kg、十二烷基三甲基氯化铵25kg、水133kg按序加入到反应釜中，加热到55°C缓慢搅拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺2kg，溶解均匀后即得产品。
[0020]实施例5
称取平均分子量1500的聚氧乙烯聚氧丙烯醚40kg、十二烷基三甲基氯化铵25kg、水132kg按序加入到反应釜中，加热到55°C缓慢搅拌，待溶解，再加入改性聚丙烯酰胺3kg，溶解均匀后即得产品。
[0021]实施例结果:
采用防膨率实验的方法评价实施方式中抑制剂的性能。取0.50g膨润土粉加入到IOmL离心管中，加入IOmL抑制剂溶液,充分摇匀,在室温下存放2h,在转速为1500/min下离心15min。读出膨润土膨胀体积Vp用IOmL清水代替抑制剂溶液测定膨润土在清水中的膨胀体积V2 ;用IOmL煤油代替抑制剂溶液测定膨润土在煤油中的膨胀体积V。。[0022]防膨率(B)计算公式:
【权利要求】
1.一种钻井用页岩抑制剂，其特征在于该页岩抑制剂由非离子聚醚、有机小分子季铵盐、改性聚丙烯酰胺及水组成，按如下质量百分比配制而成: 非尚子聚酿10%~30% 有机小分子季铵盐4%~25% 改性聚丙烯酰胺1%~5% 水40% ~85%。
2.根据权利要求1所述的钻井用页岩抑制剂，其特征在于，所述的非离子聚醚选自聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚四氢呋喃、聚氧乙烯丙烯嵌段醚之一或其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的钻井用页岩抑制剂，其特征在于，所述的非离子聚醚分子量在 800-5000。
4.根据权利要求1或2所述的钻井用页岩抑制剂，其特征在于，所述的非离子聚醚分子量在 1000-1800。
5.根据权利要求1所述的钻井用页岩抑制剂，其特征在于，所述的有机小分子季铵盐为三甲基季铵盐。
6.根据权利要求1所述的钻井用页岩抑制剂，其特征在于，所述有机小分子季铵盐为环氧丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基溴化铵、烷基三甲基氯化铵、烷基三甲基溴化铵其中一种或其混合物。
7.根据权利要求6所述的钻井用页岩抑制剂，其特征在于，所述烷基三甲基氯化铵、烷基三甲基溴化铵中烷基碳原子数为4-18。
8.根据权利要求1所述的钻井用页岩抑制剂，其特征在于，所述的改性聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，分子量在100-1000万。
9.根据权利要求1或8所述的钻井用页岩抑制剂，其特征在于，所述的改性聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，分子量在600-800万。
10.一种钻井用页岩抑制剂制备方法，其特征在于:将非离子聚醚、有机小分子季铵盐、水按序加入到反应釜中，加热到40~60°C缓慢搅拌，待溶解，再加入聚丙烯酰胺，溶解均匀后即得产品。
【文档编号】C09K8/03GK103509533SQ201210219306
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】金钢, 朱魁, 杨智中, 袁俊秀, 王康, 黄冬, 逯贵广, 徐冬梅 申请人:中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院