一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂及其制备方法，其由下述原料制备而得，糖类化合物、桥连剂及多胺基化合物为主要原料，在去离子水中、以催化剂作用下经醚化反应制备而得。本发明钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂是由糖类化合物、桥连剂及多胺基化合物通过醚化反应制备而得，其产物中糖类化合物分子链上连接丰富的胺基基团，能够与地层黏土矿物发生多点吸附的作用，改善水基钻井液抑制性能。
【专利说明】
-种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂及其制备方法，设及石油、天 然气及非常规油气资源的勘探开发技术领域。
【背景技术】
[0002] 提高钻井液的抑制性是维持油气井井壁稳定的有效手段，尤其在非常规油气开发 过程中，提高钻井液的抑制性尤为重要。钻井过程由于水敏性地层水化膨胀引发的井壁失 稳，是从事石油、天然气资源勘探开发科研人员重点攻关方向。
[0003] 经化学改性得到的阳离子化糖类阳离子化合物，可通过静电吸附、嵌入黏±晶层， 被证明是一类有效的钻井液抑制剂。由相关专利中，该类抑制剂主要是借鉴糖类季锭盐型 表面活性剂的方法制备而得，即W糖类化合物为主要原料，在桥连剂和催化剂作用下，合成 的一种季锭盐类化合物，其阳离子性来自于季锭盐。该类化合物受糖类化合物反应中屯、数 量、桥连和叔胺化效率的影响，难W获得高阳离子密度的糖类季锭盐，因此无法充分发挥产 品的性能优势。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，在糖类化合物有限 的反应中屯、上，引入多胺基化合物，提高糖类化合物分子链中阳离子基团密度，起到改善钻 井液抑制性能的目的。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂的制备方法， 该方法W水为溶剂，所设及原料工艺安全环保、易于工业化，所获得产品性能稳定。
[0006] 本发明的技术方案为：
[0007] -种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，由下述原料制备而得，糖类化合物、桥连 剂及多胺基化合物为主要原料，在去离子水中、W催化剂作用下经酸化反应制备而得;所述 的桥连剂、催化剂、去离子水质量比为，桥连剂:催化剂:去离子水= 1:0.05-0.1:2.5-5;所 述的去离子水与糖类化合物的质量比为，去离子水:糖类化合物=1:1-2.5;所述的多胺基 化合物与糖类化合物质量比为，多胺基化合物:糖类化合物=1:1-1.05。
[000引所述的桥连剂为环氧氯丙烷、甲基环氧氯丙烷、环氧漠丙烷中的任一种或混合物；
[0009] 所述的催化剂为对甲苯横酸、十二烷基苯横酸、氨基横酸中的一种或混合物；
[0010] 所述的糖类化合物为无水葡萄糖、一水葡萄糖、a-甲基葡萄糖武中的任一种或混 合物。
[0011] 所述的多胺基化合物为多乙締多胺、聚乙締亚胺（Mw = 300 )、聚乙締亚胺（Mw = 600)、聚乙締亚胺(Mw = 1800)、聚乙締亚胺(Mw = 3500)、聚乙締亚胺(Mw = 20000)、聚乙締亚 胺(Mw = 30000)、聚乙締亚胺(Mw = 50000)、聚乙締亚胺(Mw = 70000)中的任一种或混合物。
[0012] -种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂的制备方法，包括W下步骤：
[001引（1)将桥连剂、催化剂、去离子水按上述质量比加入到四口瓶中，并将此四口瓶固 定在带有回流冷凝、机械揽拌和控溫装置的铁架台上；
[0014] (2)开动揽拌、控溫和回流冷凝装置，设定揽拌速度为100-2(K)r/min，溫度控制为 85-95 °C，揽拌反应5-化；
[0015] (3)揽拌状态下，按上述质量比将糖类化合物缓慢加入到步骤(2)所得溶液中，维 持反应蓋内溫度为85-95°C、揽拌速度为100-2(K)r/min、保溫反应3-化后，反应蓋内降至室 溫；
[0016] (4)揽拌状态下，按上述质量比将多胺基化合物缓慢倒入步骤(4)所得溶液中，维 持溫度为120-130°C、揽拌速度为200-3(K)r/min、保溫揽拌反应3-化后，冷却至室溫，得到淡 黄至深褐色粘稠状物质，即为本发明钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂。
[0017] 所述的步骤（1)中的桥连剂为环氧氯丙烷、甲基环氧氯丙烷、环氧漠丙烷中的任一 种或混合物；
[0018] 所述的步骤（1)中的催化剂为对甲苯横酸、十二烷基苯横酸、氨基横酸中的一种或 混合物；
[0019] 所述的步骤(3)中的糖类化合物为无水葡萄糖、一水葡萄糖、a-甲基葡萄糖武中的 任一种或混合物。
[0020] 所述的步骤(4)中的多胺基化合物为多乙締多胺、聚乙締亚胺(Mw = 300)、聚乙締 亚胺（Mw = 600)、聚乙締亚胺（Mw =1800)、聚乙締亚胺（Mw = 3500)、聚乙締亚胺（Mw = 20000)、聚乙締亚胺(Mw = 30000)、聚乙締亚胺(Mw = SOOOO)、聚乙締亚胺(Mw = 70000)中的 任一种或混合物。
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] 本发明钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂是由糖类化合物、桥连剂及多胺基化合 物通过酸化反应制备而得，其产物中糖类化合物分子链上连接丰富的胺基基团，能够与地 层黏±矿物发生多点吸附的作用，改善水基钻井液抑制性能。
【具体实施方式】
[0023] 下面列举具体实施例，W说明本发明所述的产品及其制备过程。
[0024] 实施例1
[0025] 47.760g环氧氯丙烷、4.776g对甲苯横酸和119.400g去离子水转移至带回流冷凝、 控溫揽拌装置的反应蓋中。设定揽拌速度为10化/min、溫度为85°C、保溫反应化。维持揽拌 速度为l(K)r/min，将38.20地无水葡萄糖加入到上述反应蓋中，85°(：保溫反应化，反应蓋降 至室溫。揽拌状态下将47.760g多乙締多胺倒入反应蓋中，控制反应蓋内溫度为120°C，保溫 反应化后，即得到本发明钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，计为Inhibitor-I。
[00%] 实施例2
[0027] 47.760g甲基环氧氯丙烷、2.38?十二烷基苯横酸和143.280g去离子水转移至带 回流冷凝、控溫揽拌装置的反应蓋中。设定揽拌速度为20化/min、溫度为95°C、保溫反应化。 维持揽拌速度为20化/min，将42.98?-水葡萄糖加入到上述反应蓋中，95 °C保溫反应化， 反应蓋降至室溫。揽拌状态下将50.14?聚乙締亚胺(Mw = 300)倒入反应蓋中，控制反应蓋 内溫度为130°C，保溫反应化后，即得到本发明钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，计为 Inhibitor-2。
[0028] 实施例3
[00巧]47.760g环氧漠丙烷、4.OOOg氨基横酸和130.500g去离子水转移至带回流冷凝、控 溫揽拌装置的反应蓋中。设定揽拌速度为15化/min、溫度为90°C、保溫反应4h。维持揽拌速 度为15化/min,将20.500g无水葡萄糖和20.OOOga-甲基葡萄糖武加入到上述反应蓋中，90 °(：保溫反应地，反应蓋降至室溫。揽拌状态下将49.500g聚乙締亚胺(Mw = 600)倒入反应蓋 中，控制反应蓋内溫度为125°C，保溫反应地后，即得到本发明钻井液用高密度阳离子糖类 抑制剂，计为Inhibitor-So
[0030] 实施例4-9
[0031] 实施例4-9的所述的步骤如实施例1，所需原料配比和反应条件见表1和表2。
[0032] 本发明与现有技术相比所具有的优点及效果通过试验验证如下：
[0033] 岩屑滚动回收实验步骤如下：
[0034] (1)量取1 % 的本发明产品Inhibitor-I、InMbito;r-2、InMbitor-S于350mL清水 中，高速揽拌5min备用；
[0035] (2)粒径介于2.0~5.Omm之间的岩屑于103°C下干燥地后，降至室溫备用；
[0036] (3)称取20g上述岩屑放入老化罐，并倒入清水。
[0037] (4)上述老化罐密封后，经150°C下滚动1加降溫后取出。用孔径0.42mm筛回收岩 屑，并于103°C下干燥地，降至室溫称量回收岩屑质量；
[0038] (5)按照式1计算页岩回收率R。
[0039] R=GiZGoX 100% (式 1)
[0040] 式中；
[0041] GO:页岩质量，g
[0042] Gl:回收后的页岩质量，g
[0043] R:页岩回收率，％
[0044] 本发明所述部分产品降滤失性能及岩屑滚动回收性能评价结果见表3,由表3可 知，本发明钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，对页岩的滚动回收率达到90% W上，抗溫可 达 150°C。
[0045] W上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描 述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可W对本发明进行修改或等同替换， W达到相同的技术效果。只要满足使用需要，都在本发明的保护范围内。
[0046] 表1实施例4~9步骤(1)~(2)的原料配比和反应条件
[0047]
[(
[(
[0050]表3降滤失性能及页岩滚动回收率
[0化1 ]
【主权项】
1. 一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，其特征在于由下述原料制备而得，糖类化 合物、桥连剂及多胺基化合物为主要原料，在去离子水中、以催化剂作用下经醚化反应制备 而得;所述的桥连剂、催化剂、去离子水质量比为，桥连剂:催化剂:去离子水=1: 0.05-0.1: 2.5-5;所述的去离子水与糖类化合物的质量比为，去离子水:糖类化合物=1: 1-2.5;所述 的多胺基化合物与糖类化合物质量比为，多胺基化合物:糖类化合物=1: 1-1.05。2. 根据权利要求1所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，其特征在于所述的 桥连剂为环氧氯丙烷、甲基环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的任一种或混合物。3. 根据权利要求1所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，其特征在于所述的 催化剂为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸中的一种或混合物。4. 根据权利要求1所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，其特征在于所述的 糖类化合物为无水葡萄糖、一水葡萄糖、甲基葡萄糖甙中的任一种或混合物。5. 根据权利要求1所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂，其特征在于所述的 多胺基化合物为多乙稀多胺、聚乙稀亚胺(Mw=300)、聚乙稀亚胺(Mw=600)、聚乙稀亚胺(Mw= 1800)、聚乙稀亚胺(Mw=3500)、聚乙稀亚胺(Mw=20000)、聚乙稀亚胺(Mw=30000)、聚乙稀亚 胺(Mw=50000)、聚乙稀亚胺(Mw=70000)中的任一种或混合物。6. 根据权利要求1所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂的制备方法，其特征 在于包括以下步骤： (1) 将桥连剂、催化剂、去离子水按上述质量比加入到四口瓶中，并将此四口瓶固定在 带有回流冷凝、机械搅拌和控温装置的铁架台上； (2) 开动搅拌、控温和回流冷凝装置，设定搅拌速度为100-200 r/min，温度控制为85-95 °C，搅拌反应5-6 h; (3) 搅拌状态下，按上述质量比将糖类化合物缓慢加入到步骤(2)所得溶液中，维持反 应釜内温度为85-95 °C、搅拌速度为100-200 r/min、保温反应3-5 h后，反应釜内降至室 温； (4) 搅拌状态下，按上述质量比将多胺基化合物缓慢倒入步骤(4)所得溶液中，维持温 度为120-130 °C、搅拌速度为200-300 r/min、保温搅拌反应3-5 h后，冷却至室温，得到淡 黄至深褐色粘稠状物质，即为本发明钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂。7. 根据权利要求6所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂的制备方法，其特征 在于所述的步骤(1)中的桥连剂为环氧氯丙烷、甲基环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的任一种或 混合物。8. 根据权利要求6所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂的制备方法，其特征 在于所述的步骤(1)中的催化剂为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸中的一种或混合 物。9. 根据权利要求6所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂的制备方法，其特征 在于所述的步骤(3)中的糖类化合物为无水葡萄糖、一水葡萄糖、α_甲基葡萄糖甙中的任一 种或混合物。10. 根据权利要求6所述的一种钻井液用高密度阳离子糖类抑制剂的制备方法，其特征 在于所述的步骤(4)中的多胺基化合物为多乙烯多胺、聚乙烯亚胺(Mw=300)、聚乙烯亚胺 (Mw=600)、聚乙稀亚胺(Mw=1800)、聚乙稀亚胺(Mw=3500)、聚乙稀亚胺(Mw=20000)、聚乙稀
【文档编号】C09K8/035GK105838342SQ201610261901
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月24日
【发明人】马诚, 黄金, 林子扬, 孔宝莹
【申请人】辽宁石油化工大学