一种钻井液处理剂及其制备方法和钻井液技术

本发明专利技术提供了一种钻井液处理剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖、水、碱性化合物和醇类化合物进行反应，得到第一中间产物；(2)将第一中间产物和氯代羧酸进行反应，得到第二中间产物；(3)将第二中间产物、质子酸和2,3‑环氧丙基三烷基氯化铵进行反应，得到第三中间产物；(4)在引发剂的作用下，将第三中间产物、丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸进行反应，得到钻井液处理剂。本发明专利技术提供的方法通过对壳聚糖进行改性制备得到特定结构的壳聚糖衍生物。这种特定结构的壳聚糖衍生物具有较好的抑制性能、润滑性能、降滤失性能、抗盐及复合盐污染性能，可作为钻井液处理剂。本发明专利技术还提供了一种钻井液处理剂以及钻井液。

Drilling fluid processing agent and preparation method and drilling fluid thereof

The invention provides a preparation method of a drilling fluid treatment agent, including the following steps: (1) the first intermediate product is obtained by the reaction of chitosan, water, alkaline compound and alcohol compound; (2) the first intermediate product is reacted with the chlorocarboxylic acid, and the second intermediate product is obtained; (3) the second intermediate product and proton acid are obtained. The third intermediate product was obtained by reaction with 2,3 epoxy propyl three alkyl ammonium chloride, and (4) under the action of initiator, the third intermediate product, acrylamide and 2 acrylic acid 2 methyl propane sulfonic acid were reacted to get the drilling fluid treatment agent. The invention provides a chitosan derivative with specific structure by modifying chitosan. The chitosan derivatives of this particular structure have good performance in inhibition, lubrication, filtration loss, salt resistance and compound salt pollution, and can be used as drilling fluid treatment agents. The invention also provides a drilling fluid treatment agent and drilling fluid.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液处理剂及其制备方法和钻井液
本专利技术涉及钻井
，尤其涉及一种钻井液处理剂及其制备方法和钻井液。
技术介绍
壳聚糖是甲壳素脱去乙酰基后生成的衍生物，是一种含胺基的碱性多糖。壳聚糖具有无毒性、生物相容性以及可生物降解性的优点，得到了不同领域研究者的广泛应用。壳聚糖分子链上含有大量的羟基、胺基等活性基团，这些活性基团的存在使其易于进行衍生改性，通过壳聚糖改性制备壳聚糖衍生物功能材料越来越受到人们的关注。目前，壳聚糖的改性研究主要集中在向壳聚糖分子中引入亲水基团增加壳聚糖的溶解性。壳聚糖分子中的2位胺基和6位羟基是化学反应的主要活性位，可根据需要引用不同的基团获得不同性能的壳聚糖衍生物。关于壳聚糖衍生物应用于钻井领域的相关报道较少。如申请号为2014100449237的中国专利公开了一种壳聚糖接枝共聚物絮凝-杀菌剂，这种絮凝-杀菌剂可用于循环冷却水、造纸污水、生活污水、钻井液中的杀菌处理，能够消灭水体中的病毒、细菌、藻类浮游物等。现有技术提供的这种壳聚糖衍生物主要用于絮凝剂处理钻井废水。关于壳聚糖衍生物直接用于钻井液中还未见相关报道。壳聚糖衍生物具有无生物毒性、绿色环保、可生物降解的特性，在钻井液中具有明显的应用优势。因此，目前市场上急需一种具有较好抑制性能、润滑性能、降滤失性能、抗盐及复合盐污染性能的壳聚糖衍生物。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钻井液处理剂及其制备方法和钻井液，本专利技术提供的钻井液处理剂具有较好的抑制性能、润滑性能、降滤失性能、抗盐以及复合盐污染性能。本专利技术提供了一种钻井液处理剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖、水、碱性化合物和醇类化合物进行反应，得到第一中间产物；(2)将第一中间产物和氯代羧酸进行反应，得到第二中间产物；(3)将第二中间产物、质子酸和2,3-环氧丙基三烷基氯化铵进行反应，得到第三中间产物；(4)在引发剂的作用下，将第三中间产物、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行反应，得到钻井液处理剂；所述壳聚糖具有式I所示的结构：式I中，m为1200～3100；所述碱性化合物为碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐；所述氯代羧酸具有式II所示的结构：式II中，n为1～10；所述2,3-环氧丙基三烷基氯化铵具有式III所示的结构：式III中，R为碳原子数为1～10的烷基；所述丙烯酰胺具有式IV所示的结构：所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸具有式V所示的结构：优选的，所述碱性化合物为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾或碳酸钠。优选的，所述醇类化合物为碳原子数为1～10的醇类化合物。优选的，所述式II中，n为1～5。优选的，所述式III中，R为碳原子数为1～5的烷基。优选的，所述质子酸为磺酸、苯磺酸或钨酸。优选的，所述引发剂为硫酸铵、高锰酸钾、硝酸铈铵、叔丁基过氧化氢或偶氮二异丁腈。优选的，所述步骤(1)中的反应温度为50～80℃；所述步骤(2)中的反应温度为55～80℃；所述步骤(3)中的反应温度为60～110℃；所述步骤(4)中的反应温度为40～60℃。本专利技术提供的方法先采用碱性化合物和醇类化合物对壳聚糖进行活化，再将活化后的壳聚糖依次采用氯代羧酸、2,3-环氧丙基三烷基氯化铵、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行改性，得到特定结构的壳聚糖衍生物。这种特定结构的壳聚糖衍生物具有较好的抑制性能、润滑性能、降滤失性能、抗盐及复合盐污染性能，可作为钻井液处理剂。此外，这种壳聚糖衍生物作为钻井液处理剂无生物毒性。另外，本专利技术提供的钻井液处理剂的制备方法反应条件温和，操作步骤简单，制备的产品接枝率高。本专利技术提供了一种钻井液处理剂，包括式A所示的结构：式A中，n为1～10，m为1200～3100，o为2～20，p为2～15；R为碳原子数为1～10的烷基，M为碱金属元素。本专利技术提供的钻井液处理剂包括特定结构的壳聚糖衍生物，这种钻井液处理剂具有较好的抑制性能、润滑性能、降滤失性能、抗盐及复合盐污染性能。此外，本专利技术提供的这种钻井液处理剂物生物毒性。本专利技术提供了一种钻井液，包括上述技术方案所述的方法制备得到的钻井液处理剂或上述技术所述的钻井液处理剂。本专利技术提供的钻井液包括上述技术方案所述的钻井液处理剂，钻井液处理剂的加入使本专利技术提供的钻井液具有较好的抑制性能、润滑性能、降滤失性能、抗盐及复合盐污染性能，适用于对钻井液的抑制防塌、润滑防卡、封堵阻水、抗盐、抗复合盐及环保要求较好地区的钻井施工。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1制备得到的钻井液处理剂的红外光谱图；图2为本专利技术实施例2制备得到的钻井液处理剂的红外光谱图；图3为本专利技术实施例3制备得到的钻井液处理剂的红外光谱图；图4为本专利技术实施例4制备得到的钻井液处理剂的红外光谱图；图5为本专利技术实施例5制备得到的钻井液处理剂的红外光谱图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种钻井液用处理剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖、水、碱性化合物和醇类化合物进行反应，得到第一中间产物；(2)将第一中间产物和氯代羧酸进行反应，得到第二中间产物；(3)将第二中间产物、质子酸和2,3-环氧丙基三烷基氯化铵进行反应，得到第三中间产物；(4)在引发剂的作用下，将第三中间产物、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行反应，得到钻井液处理剂。本专利技术步骤(1)采用碱性化合物和醇类化合物对壳聚糖进行碱性和糊化活化，使壳聚糖易于进行后续的改性反应。在本专利技术中，所述步骤(1)中的反应温度优选为50～80℃，更优选为55～75℃，最优选为60～70℃。在本专利技术中，所述步骤(1)中的反应时间优选为0.5～2小时，更优选为1～1.5小时。在本专利技术中，所述步骤(1)中的反应优选在搅拌的条件下进行。在本专利技术中，所述壳聚糖具有式I所示的结构：式I中，m为1200～3100，优选为1500～2800，更优选为1800～2500，最优选为2000～2200。在本专利技术中，所述壳聚糖的数均分子量优选为200000～500000，更优选为300000～400000。本专利技术对所述壳聚糖的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。在本专利技术中，所述碱性化合物为碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐；优选为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾。在本专利技术中，所述醇类化合物优选为碳原子数为1～10的醇类化合物，更优选为碳原子数为1～5的醇类化合物，最优选为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或异丙醇。在本专利技术中，所述壳聚糖、水、碱性化合物和醇类化合物的质量比优选为(16～20)：(150～200)：(20～40)：(40～60)，更优选为(17～19)：(160～190)：(25～35)：(45～55)，最优选为18：(170～180)：30:50。本专利技术步骤(2)采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液处理剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖、水、碱性化合物和醇类化合物进行反应，得到第一中间产物；(2)将第一中间产物和氯代羧酸进行反应，得到第二中间产物；(3)将第二中间产物、质子酸和2,3‑环氧丙基三烷基氯化铵进行反应，得到第三中间产物；(4)在引发剂的作用下，将第三中间产物、丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸进行反应，得到钻井液处理剂；所述壳聚糖具有式I所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种钻井液处理剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖、水、碱性化合物和醇类化合物进行反应，得到第一中间产物；(2)将第一中间产物和氯代羧酸进行反应，得到第二中间产物；(3)将第二中间产物、质子酸和2,3-环氧丙基三烷基氯化铵进行反应，得到第三中间产物；(4)在引发剂的作用下，将第三中间产物、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行反应，得到钻井液处理剂；所述壳聚糖具有式I所示的结构：式I中，m为1200～3100；所述碱性化合物为碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐；所述氯代羧酸具有式II所示的结构：式II中，n为1～10；所述2,3-环氧丙基三烷基氯化铵具有式III所示的结构：式III中，R为碳原子数为1～10的烷基；所述丙烯酰胺具有式IV所示的结构：所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸具有式V所示的结构：2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性化合物为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾或碳酸钠。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：司西强，王中华，樊好福，雷祖猛，吕跃滨，谢俊，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11