一种超支化聚季铵盐插层抑制剂的合成及水基钻井液制造技术

本发明专利技术公开了一种超支化聚季铵盐插层抑制剂的合成及水基钻井液。该超支化聚季铵盐插层抑制剂由超支化聚季铵盐与水混合配制而成，其中超支化聚季铵盐在钻井液中的质量比为0.5％

【技术实现步骤摘要】
一种超支化聚季铵盐插层抑制剂的合成及水基钻井液


[0001]本专利技术涉及油气田钻井
，具体涉及一种超支化聚季铵盐插层抑制剂的合成及包含有该抑制剂的水基钻井液。

技术介绍

[0002]井壁失稳是严重影响油气钻探和开采效率的问题之一，每年由井壁失稳导致的缩径、扩径、卡钻甚至井塌事故所造成的直接或间接经济损失高达数十亿美元。目前75％的在钻或已钻地层属于页岩地层，而其中90％的井壁失稳问题出现在页岩地层。这是由于页岩的水敏性强的原因，当页岩地层遇水会产生严重的水化作用，致使页岩发生水化膨胀、分散等现象，导致井壁稳定性降低。为了抑制页岩的水化膨胀，提高水基钻井液的抑制能力，开发新型页岩抑制剂是大势所趋。
[0003]聚胺类高性能钻井液体系是符合钻井过程多方面要求并认为可替代油基钻井液的新型环保型钻井液，国内外研究表明，以胺类单体为主要原料的聚胺类抑制剂已经被广泛应用于水基钻井液体系，并且取得了较好的抑制效果，但目前所研究和应用的聚胺类抑制剂多为线性结构，在粘土上的缠绕、包被是不均匀的，而超支化聚合物具有良好的溶解性能、出色的高流变性以及低黏度性质，另一方面线性结构容易造成重复吸附或者没有吸附，而且作用基团一般存在于分子链的两端，使得一个分子链通常只含有两个作用基团，而超支化聚合物由于其大量可修饰的末端官能团等一系列独特的物理化学特性，所以具有较高的反应活性，因此更需要对超支化聚胺类抑制剂进行研究。

技术实现思路

[0004]针对目前常规抑制剂无法有效抑制页岩水化膨胀而导致的井壁失稳问题，本专利技术提供了一种超支化聚季铵盐插层抑制剂的合成方法，能够有效抑制页岩地层的水化膨胀问题，从而达到稳定井壁的目的。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种超支化聚季铵盐插层抑制剂的合成及水基钻井液。所述超支化聚季铵盐插层抑制剂的原料为含有多个氨基的羧酸类物质和含多个双键的苯胺类物质，封端试剂为丙烯酰氧乙基三甲基铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵中的一种，制备步骤如下：
[0006](1)在常温下将0.3mol含有多个氨基的羧酸类物质溶解于100ml甲醇溶液中，然后将含有多个氨基的羧酸类物质溶液置于密闭容器中，在15
‑
25℃、氮气氛围并搅拌的条件下﹐回流反应10
‑
13h，后将反应产物减压蒸馏得到含有多个氨基的羧酸酯；
[0007](2)将0.2mol含有多个氨基的羧酸酯和0.2mol含多个双键的苯胺类物质分别溶解在100ml有机溶剂中，在冰水浴、氮气氛围、搅拌条件下向含有多个氨基的羧酸酯溶液中逐滴滴加含多个双键的苯胺类物质溶液，滴加完成后，升温25
‑
30℃回流反应7
‑
8h后减压蒸馏得到超支化聚胺；
[0008](3)取0.1mol超支化聚胺溶解在100ml有机溶剂中，0.1mol季铵盐溶解在50ml溶剂
中，在55
‑
75℃氮气氛围并搅拌条件下滴加到超支化聚胺中，滴定完毕后，升温密闭反应8
‑
10h减压蒸馏得到超支化聚季铵盐。
[0009]进一步的，所述步骤(1)中所述含有多个氨基的羧酸类物质为2
‑
氨基乙基氨基甲酸或(3
‑
氨基丙基)氨基甲酸中的一种。
[0010]进一步的，所述含多个双键的苯胺类物质为N，N
‑
二烯丙苯胺、N，N
‑
二
‑2‑
丙烯
‑1‑
基苯乙胺中的一种。
[0011]进一步的，所述季铵盐为丙烯酰氧乙基三甲基铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵中的一种。
[0012]进一步的，所述步骤(2)、(2)中的有机溶剂为无水甲醇、无水乙醇中的一种。
[0013]进一步的，所述步骤(2)滴加时间控制在30
‑
45min，所述步骤(3)中滴加时间控制在35
‑
55min。
[0014]进一步的，所述步骤(1)、(2)、(3)减压蒸馏温度为70
‑
85℃，绝对真空度小于3000Pa。
[0015]本专利技术的另一种目的是提供一种水基钻井液，所述钻井液添加有本专利技术所述的一种超支化聚季铵盐插层抑制剂。
[0016]以重量份计，所述钻井液的组成如下：以100重量份的水为基准，2
‑
4重量份膨润土，0.3
‑
0.4重量份无水Na2CO3，0.1
‑
0.3重量份NaOH，0.01
‑
0.03重量份包被剂(KPAM)，0.3
‑
0.8重量份抗盐剂(PAC
‑
LV)，5
‑
6重量份降滤失剂(SMP
‑
1)，3
‑
5重量份防塌剂(FRH)，4
‑
5重量份防卡润滑剂(FK
‑
10)，0.3
‑
0.5重量份碱度调节剂(CaO)，1
‑
2重量份提切剂(NH
‑
1)，0.5
‑
5重量份抑制剂(超支化聚季铵盐插层抑制剂)，0
‑
200重量份加重剂(毫微重晶石)(密度可调)。
[0017]本专利技术有益效果如下：
[0018]1、本专利技术所设计的产品创造性的响应了环保要求，具有生物无毒性，安全易降解的优点，属于环境友好型抑制剂；
[0019]2、本专利技术的合成方法技术稳定可靠、产率较高、合成产品所需的原料价格低廉，适宜工业化生产；
[0020]3、本专利技术提供的产品其分子末端含大量的季铵基团，除了可以增强水溶性外，还有一个优于其他抑制剂的特点：由于黏土表面带有负电荷，带正电荷的季铵基团可以吸附在黏土表面中和黏土表面的电性，削弱黏土之间的静电排斥作用，使得黏土更容易聚集絮凝，从而起到更好的抑制作用。
附图说明
[0021]图1为实施例1所得超支化聚季铵盐S1分子量分布图；
[0022]图2为实施例2所得超支化聚季铵盐S2分子量分布图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发
明保护的范围。
[0024]本实施例中，若无特殊说明，所述的份数均为重量份数。
[0025]一、超支化聚季铵盐的合成：
[0026]实施例1：
[0027]超支化聚季铵盐的制备:在常温下将0.3mol2
‑
氨基乙基氨基甲酸溶解于100ml甲醇溶液中，然后将2
‑
氨基乙基氨基甲酸溶液置于密闭容器中，在15℃、氮气氛围并搅拌的条件下﹐回流反应10h，后将反应产物减压蒸馏得到2
‑
氨基乙基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超支化聚季铵盐制成的页岩插层抑制剂，其特征在于，所述一种超支化聚季铵盐制成的页岩插层抑制剂由超支化聚季铵盐与水混合配制而成，其中超支化聚季铵盐在钻井液中的质量比为0.5％
‑
5％，所述超支化聚季铵盐的原料为含有多个氨基的羧酸类物质和含多个双键的苯胺类物质，封端试剂为丙烯酰氧乙基三甲基铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵中的一种，采用如下步骤制备而成：S1、在常温下将0.3mol含有多个氨基的羧酸类物质溶解于100ml甲醇溶液中，然后将含有多个氨基的羧酸类物质溶液置于密闭容器中，在15
‑
25℃、氮气氛围并搅拌的条件下﹐回流反应10
‑
13h，后将反应产物减压蒸馏得到含有多个氨基的羧酸酯；S2、将0.2mol含有多个氨基的羧酸酯和0.2mol含多个双键的苯胺类物质分别溶解在100ml有机溶剂中，在冰水浴、氮气氛围、搅拌条件下向含有多个氨基的羧酸酯溶液中逐滴滴加含多个双键的苯胺类物质溶液，滴加完成后，升温到25
‑
30℃回流反应7
‑
8h后减压蒸馏得到超支化聚胺；S3、取0.1mol超支化聚胺溶解在100ml有机溶剂中，0.1mol季铵盐溶解在50ml溶剂中，在55
‑
75℃氮气氛围并搅拌条件下滴加到超支化聚胺中，滴定完毕后，升温密闭反应8
‑
10h减压蒸馏得到超支化聚季铵盐。2.根据权利要求1所述的超支化聚季铵盐制成的页岩插层抑制剂，其特征在于，所述步骤S1中所述含有多个氨基的羧酸类物质为2
‑
氨基乙基氨基甲酸或(3
‑
氨基丙基)氨基甲酸中的一种。3.根据权利要求1所述的超支化聚季铵盐制成的页岩插层抑制剂，其特征在于，所述含多个双键的苯胺类物质为N，N
‑
二烯丙苯胺、N，N
‑
二
‑2‑
丙烯
‑1‑
基苯乙胺中的一种。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢刚，谷硕，汪若兰，
申请(专利权)人：成都昂赛福科技有限公司，
类型：发明
国别省市：