一种天然气水合物钻井液用双效抑制剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种天然气水合物钻井液用双效抑制剂及其制备方法与应用，所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂是通过2

【技术实现步骤摘要】
一种天然气水合物钻井液用双效抑制剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种天然气水合物钻井液用双效抑制剂及其制备方法与应用，属于海域天然气水合物钻采


技术介绍

[0002]天然气水合物是一种通常以超过99％的甲烷气体和少于1％的其他烃类气体作为客体分子组成的笼型水合物。天然气水合物是一种清洁的接替能源，由天然气与水在高压低温条件下形成的结晶物质，全球水合物资源总量约是传统化石能源总量的两倍，我国海域的水合物资源量约为800亿吨油当量，是重要的潜在高效清洁油气接替资源，对于保障国家能源战略安全尤为重要。近年来美国、日本、加拿大等多个发达国家开展了水合物试采，我国海域深水天然气水合物试采也取得重要突破，但均离商业化开采相距甚远。
[0003]海底天然气水合物对温度、压力极为敏感，钻井过程中井筒工作液与天然气水合物发生传质传热等相互作用，易诱发储层内天然气水合物的分解，引起井眼周围地层应力重新分布、地层强度降低，导致井壁失稳、储层损害。通过注入化学剂稳定地层水合物或降低水合物的分解速率，能有效抑制水合物分解引起地层强度下降的现象。但是，目前关于水合物分解抑制剂的研究较少，例如：中国专利文献CN109321215A公开了一种由聚3
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亚甲基2
‑
吡咯烷酮、卵磷脂和聚N
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乙烯基吡咯烷酮单独使用或复配而成的水合物分解抑制剂，可避免水合物分解造成的一系列井下事故，其中，卵磷脂的分解抑制效率最高，但是卵磷脂加入钻井液易引起起泡现象限制了其在钻井液中的加量，其加量通常不超过0.5％，而聚3
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亚甲基2
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吡咯烷酮的制备步骤繁琐。中国专利文献CN112961255A公开了一种由纤维素和3
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[2
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(2
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氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基
‑
三甲氧基硅烷制备的水合物分解抑制剂，能改善钻井液体系的水合物分解抑制性，具有制备方法简单、绿色环保的特点。总体来说，目前对新型天然气水合物分解抑制剂的研究较少，并且现有的天然气水合物抑制剂对粘土水化抑制作用较弱，开发新型天然气水合物分解抑制剂具有重要的意义。
[0004]海域天然气水合物地层埋藏浅、成岩性差，粘土含量高达30％。水敏性粘土矿物与钻井液相互作用时，由于吸水使得地层强度降低，是影响井壁稳定性的关键因素之一。中国专利文献CN103509533A提供了一种适用于页岩地层的水化抑制剂，由非离子聚醚，有机小分子季铵盐制备得到，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。中国专利文献CN106190064A公开了一种聚胺类抑制剂，通过低分子量的胺类化合物与杂环化合物在设定条件下反应合成，对泥页岩具有强抑制能力，与其他常规钻井液处理剂配伍性好，且无毒环保。目前水化抑制剂主要适用于页岩地层，尚未针对天然气水合物地层提出兼具水化抑制与水合物分解抑制作用的双效抑制剂。
[0005]因此，开发具有天然气水合物分解抑制性能和粘土水化抑制性能的双效抑制剂，是目前天然气水合物钻采
的重点攻关方向之一。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种天然气水合物钻井液用双效抑制剂及其制备方法与应用。本专利技术的抑制剂加入钻井液后，能显著提高钻井液的天然气水合物分解抑制性，降低甲烷在水溶液中的传质效率；同时可以抑制粘土的水化分散程度，减少地层裂缝发育，有利于保障钻井过程中的井壁稳定；本专利技术的双效抑制剂兼具水合物分解抑制性能和粘土水化抑制性能，并且制备方法简单。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种天然气水合物钻井液用双效抑制剂，所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂是通过2
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丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸与二甲基二烯丙基氯化铵自由基聚合反应制备得到的，所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂具有如下式Ⅰ所示结构：
[0009][0010]式Ⅰ中，x/y＝3.5
‑
5。
[0011]根据本专利技术，上述天然气水合物钻井液用双效抑制剂的制备方法，包括步骤如下：
[0012](1)将2
‑
丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸和去离子水混合，搅拌均匀得单体溶液；
[0013](2)将二甲基二烯丙基氯化铵加入单体溶液中，搅拌均匀得单体混合溶液；
[0014](3)调节单体混合溶液的pH为7～7.5，通入氮气；之后加热至50～60℃，加入引发剂进行反应；之后经干燥、粉碎，得到天然气水合物钻井液用双效抑制剂。
[0015]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述的2
‑
丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸的质量与去离子水的体积之比为0.1～0.3g:1mL。
[0016]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述的搅拌温度为10～25℃，搅拌速率为200～300rpm，搅拌时间为5～10分钟。
[0017]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述的搅拌温度为10～25℃，搅拌速率为200～300rpm，搅拌时间为5～10分钟。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述的单体混合溶液中2
‑
丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸与二甲基二烯丙基氯化铵的摩尔比为3～5:1。
[0019]根据本专利技术优选的，步骤(3)中，使用质量分数为20～50％的氢氧化钠溶液调节单体混合溶液的pH；所述的通入氮气的时间为30分钟，通入氮气可排尽反应体系中的空气。
[0020]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述的引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比为2:1；所述引发剂是以引发剂水溶液的形式加入体系中，首先加入质量浓度为3～4mg/mL的过硫酸铵水溶液，5～10分钟后加入质量浓度为1～2mg/mL的亚硫酸氢钠水溶液。
[0021]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述的引发剂的质量为2
‑
丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸与二甲基二烯丙基氯化铵总质量的0.15～0.50％。
[0022]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述的反应时间为4～6小时；反应过程中的搅拌速率为200～400rpm。
[0023]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述的干燥温度为80～90℃，干燥时间为12～24小时。
[0024]根据本专利技术，上述天然气水合物钻井液用双效抑制剂在天然气水合物钻井液中的应用，作为抑制剂用于抑制天然气水合物的分解和抑制粘土水化；优选的，钻井液中抑制剂的质量浓度为0.5～3wt％。
[0025]本专利技术的技术特点及有益效果如下：
[0026]1、本专利技术利用阴离子单体2
‑
丙烯酰氨基<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物钻井液用双效抑制剂，其特征在于，所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂是通过2
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丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸与二甲基二烯丙基氯化铵自由基聚合反应制备得到的，所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂具有如下式Ⅰ所示结构：式Ⅰ中，x/y＝3.5
‑
5。2.权利要求1所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂的制备方法，包括步骤如下：(1)将2
‑
丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸和去离子水混合，搅拌均匀得单体溶液；(2)将二甲基二烯丙基氯化铵加入单体溶液中，搅拌均匀得单体混合溶液；(3)调节单体混合溶液的pH为7
‑
7.5，通入氮气；之后加热至50
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60℃，加入引发剂进行反应；之后经干燥、粉碎，得到天然气水合物钻井液用双效抑制剂。3.根据权利要求2所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的2
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丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸的质量与去离子水的体积之比为0.1～0.3g:1mL。4.根据权利要求2所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的搅拌温度为10～25℃，搅拌速率为200～300rpm，搅拌时间为5～10分钟。5.根据权利要求2所述天然气水合物钻井液用双效抑制剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的搅拌温度为10～25℃，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵子桦，王金堂，吕开河，王韧，孙金声，金家锋，黄贤斌，白英睿，刘敬平，黎剑，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：