一种钻井液用改性双糖泥页岩抑制剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水基钻井液用泥页岩抑制剂及其制备方法，尤其是一种钻井液用改性 双糖泥页岩抑制剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 鄂尔多斯盆地长庆油田常规井、水平井、探井钻井过程中，目前使用的钻井液用泥 页岩抑制剂品种繁多，无机抑制剂如：氯化钾、氯化钠、氯化钙等，有机抑制剂如：聚合醇、 乙二醇、阳离子聚合物等等，随着新两法（新环境保护法、新安全生产法）的强力实施，为了 保护水源将禁止使用无机盐类抑制剂，防止其对地下水造成无以挽回的环境污染，而部分 有机抑制剂由于原材料选取、生产加工工艺等原因导致最终产品都不同程度含有对环境、 人身健康有毒有害的物质，且质量又不稳定，加上追求市场高额利润，其中的某些产品综合 质量更不能有效满足安全钻井、保护环境的需求。近年来长庆油田油气当量实现5000万吨 /年的宏伟目标，为了在"三低"（低渗、低压、低丰度）油气田，甚至在某些区块是超低渗透 型的大背景下要实现稳产增产，水平井规模（特别是水平井、超长水平井、储气库井等）也 不断扩大，水平段也不断加长延伸，对钻井液用泥页岩抑制剂的用量剧增，同时对钻完井液 的稳定井壁能力、保护环境提出极高的要求，使得以天然原材料研究环保无毒、可生物降解 的钻井液泥页岩抑制剂尤为显得迫切。
[0003] 随着我国双糖产地多、来源丰富，价格便宜，为研发低成本、环境友好的钻井液用 泥页岩抑制剂提供了 一条有效的、全新的途径。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于以天然双糖为基础原料研制无生物毒性、可生物降解的钻井液 用泥页岩抑制剂，满足长庆油田规模开发过程稳定井壁、保护产层、保护环境等对钻井液泥 页岩抑制剂的要求，同时又能降低泥页岩抑制剂制备成本的水基钻井液用泥页岩抑制剂及 其制备方法。
[0005] 为此，本发明提供了一种钻井液用改性双糖泥页岩抑制剂，其技术方案是：一种 钻井液用改性双糖泥页岩抑制剂，由以下原材料按重量百分比组成：天然双糖：50%~ 70%，溴乙酸：5%~7%，二乙醇胺：2. 5%~3. 5%，氢氧化钠：2%~5%，乙酸酐：0? 1 %~ 0. 5%，N-溴乙酰胺0. 5%~1. 5%，冰醋酸：0. 2%~0. 6%，其余是水。
[0006] 上述的天然双糖为蔗糖、乳糖及麦芽糖中的一种或者多种的混合物。
[0007] 上述的溴乙酸为天然双糖重量的10. 0%。
[0008] 上述的二乙醇胺为天然双糖重量的5. 0%。
[0009] 上述抑制剂由以下原材料按重量百分比组成：天然双糖：60%，溴乙酸：6%，二乙 醇胺：3%，氢氧化钠：2%，乙酸酐：0. 3%，N-溴乙酰胺1%，冰醋酸：0. 2%，其余是水。
[0010] 上述抑制剂由以下原材料按重量百分比组成：天然双糖：70%，溴乙酸：7%，二乙 醇胺：3. 5%，氢氧化钠：5%，乙酸酐：0. 5%，N-溴乙酰胺1. 5%，冰醋酸：0. 6%，其余是水。
[0011] 上述抑制剂由以下原材料按重量百分比组成：天然双糖：50%，溴乙酸：5%，二乙 醇胺：2. 5%，氢氧化钠：2%，乙酸酐：0. 1 %，N-溴乙酰胺0. 5%，冰醋酸：0. 2%，其余是水。
[0012] 上述抑制剂的制备方法：在密闭反应釜中加入所需的水，开始搅拌，加入所需的 50%~70%的天然双糖直到完全溶解后，通入纯氮气继续搅拌0. 5h，当反应釜温度达到 80°C~90°C时，先后均匀加入所需的5%~7%的溴乙酸、2%~5%的氢氧化钠，搅拌反应 lh，继续升温至120°C~125°C，用lh时间均匀加入所需的2. 5%~3. 5%的二乙醇胺，搅 拌反应lh，再先后加入所需的0. 1 %~0.5%的乙酸酐、0.5%~1.5%的N-溴乙酰胺，搅 拌反应3h，停止加温，加入所需的0. 2 %~0. 6 %的冰醋酸将pH值调整至8-9 ;冷却后，于 100°C~110°C下烘干，粉碎，即制得所述钻井液用改性双糖泥页岩抑制剂。
[0013] 本发明的有益效果：本发明以天然双糖为基础原料研制出了一种钻井液用泥页岩 抑制剂，该泥页岩抑制剂水溶性、配伍性良好，有效抑制泥页岩膨胀、分散、掉块、垮塌，维持 井壁稳定能力强，无生物毒性、可生物降解属于环保型，所采用的原材料成本低，制备方法 和所需设备条件简单，易于实施，既能满足长庆规模化钻井施工过程中对钻井液泥页岩抑 制剂要求，又能大幅度降低生产成本，同时为研究天然环保型钻井液完井液提供技术支持， 经济效益和社会效益良好，很值得推广应用。本发明可应用于鄂尔多斯盆地长庆油田常规 井、探井、分支水平井、超长水平井、储气库井等，有效抑制泥页岩水化分散、掉块坍塌，提高 钻井液稳定井壁的能力，既满足安全钻井需求又利于环境保护。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 :
[0015] 本发明提供了一种钻井液用改性双糖泥页岩抑制剂及其制备方法，该抑制剂 由以下原材料按重量百分比组成：天然双糖：50%~70%，溴乙酸：5%~7%，二乙醇 胺：2. 5 %~3. 5 %，氢氧化钠：2 %~5 %，乙酸酐：0. 1 %~0. 5 %，N-溴乙酰胺0. 5 %~ 1. 5%，冰醋酸：0. 2%~0. 6%，其余是水。其中天然双糖为蔗糖、乳糖及麦芽糖中的一种 或者多种的混合物。
[0016] 在满足上述配制比例的前提下，所述溴乙酸可取为天然双糖重量的10. 0%。所述 二乙醇胺可取为天然双糖重量的5. 0%。
[0017] 本发明所提供的一种钻井液用改性双糖泥页岩抑制剂的制备方法，其具体制备 方法是：在密闭反应釜中加入所需的水，开始搅拌，加入所需的50 %~70 %的天然双糖直 到完全溶解后，通入纯氮气继续搅拌0. 5h，当反应釜温度达到80°C~90°C时，先后均匀加 入所需的5%~7%的溴乙酸、2%~5%的氢氧化钠，搅拌反应lh，继续升温至120°C~ 125°C，用lh时间均匀加入所需的2. 5%~3. 5%的二乙醇胺，搅拌反应lh，再先后加入所需 的0. 1 %~0. 5%的乙酸酐、0. 5%~1. 5%的N-溴乙酰胺，搅拌反应3h，停止加温，加入所 需的0.2%~0.6%的冰醋酸将pH值调整至8-9 ;冷却后，于100°C~110°C下烘干，粉碎， 即制得所述钻井液用改性双糖泥页岩抑制剂。
[0018] 实施例2 :
[0019] 在实施例1的基础上，本发明所提供的抑制剂的配比可由以下原材料按重量百分 比组成：天然双糖：60%，溴乙酸：6%，二乙醇胺：3%，氢氧化钠：2%，乙酸酐：0. 3%，N-溴 乙酰胺1%，冰醋酸：〇. 2%，其余是水。其制备过程为：制备过程严格按照加料次序在密 闭反应釜中加入适量的水，开始搅拌，加入天然双糖直到完全溶解后，通入纯氮气继续搅 拌0. 5h，当反应釜温度达到80°C~90°C时，缓慢均匀先后加入溴乙酸、氢氧化钠，搅拌反 应lh，继续升温至120°C~125°C，加入二乙醇胺（lh左右加完），搅拌反应lh，再先后加入 乙酸酐、N-溴乙酰胺，搅拌反应3h，停止加温，加入冰醋酸将pH值调整至8-9。冷却后，于 KKTC~110°C下烘干，粉碎。即制得本实施例的钻井液用泥页岩抑制剂。
[0020] -、实施例2改性双糖泥页岩抑制剂的防塌抑制性评价实验
[0021] 测试1 :实施例2的泥页岩抑制剂的页岩岩肩回收率评价实验
[0022] 本试验通过测试钻井液的页岩岩肩回收率来表征钻井液的防塌性抑制性的强弱， 将实施例2的泥页岩抑制剂按照不同加量配制成水溶液，分别加入长庆油田直罗组页岩岩 肩50克，然后在五轴加热滚子炉10(TC下热滚16小时，测试钻井液的页岩岩肩一次回收率， 然后将收集到的岩肩放入自来水中在五轴加热滚子炉l〇〇°C下热滚16小时，测试页岩岩肩 二次回收率，同时与清水的页岩岩肩一次回收率、二次回收率做对比。结果见表1。
[0023] 表1页岩岩肩回收率数据
[0024]
[0025] 从表1数据可以看出，加量到2%，该泥页岩抑制剂的页岩岩肩一次回收率高达 92. 7%，该泥页岩抑制剂的页岩岩肩二次回收率达到84. 9%，岩肩经抑制剂充分作用后仍 然棱角分明，没有出现水化、膨胀、分散的现象，证实了该抑制剂能牢固吸附、包被在钻肩表 面，形成坚韧、致密的高强度吸附膜，该膜一旦形成即使在清水作用下也保持完好，有效阻 止了钻肩粘土矿物与水的接触，防止泥页岩地层水化、分散，从而起抑制作用。页岩的一次 回收率反映泥页岩抑制剂化学抑制性强弱，二次回收率反映经过抑制剂浸泡后的岩肩在清 水中的分散性，分散性越小，说明页岩被抑制作用更强，井壁自然更趋稳定。
[0026] 测试2 :实施例2的泥页岩抑制剂的页岩线膨胀率评价实验
[0027] 为了进一步评价实施例2的泥页岩抑制剂防塌抑制能力，本试验采用NP-01型页 岩膨胀试验仪测试了实施例2的泥页岩抑制剂的页岩线膨胀率，结果见表2。
[0028] 表2页岩线膨胀率数据
[0029]
[0030] 从表2可以看出，加量到2%，该抑制剂的页岩线膨胀率只有10. 7%，而清水的达 58. 4%，表明抑制剂对页岩岩肩的分散确实具有很强的抑制作用，能有效抑制粘土的水化 膨胀、分散。根据长庆油田地层特点，按照地层造浆轻重情况，加入0. 5-2%该泥页岩抑制剂 能有