锯齿状金属螯合物堵漏剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种锯齿状金属螯合物堵漏剂、制备方法及应用。该制备方法包括：在酸性条件下，使羟基取代的喹啉类化合物和甲醛进行第一聚合反应，得到第一聚合中间体；在第一缚酸剂的作用下，使三聚氯氰和二乙胺类化合物进行第二聚合反应，得到第二聚合中间体；使第二聚合中间体和哌嗪类化合物进行第三聚合反应，得到第三聚合中间体；在第二缚酸剂的作用下，将第一聚合中间体和第三聚合中间体进行第四反应，得到第四中间体；使第四中间体与有机金属化合物进行络合反应，得到金属螯合物堵漏剂。上述金属螯合物堵漏剂具有良好的延展性，不易破碎，成多面锯齿状，与地层摩擦阻力大，具有较好的分散稳定性，酸溶率高，易实现酸化解堵，有效保护储层。效保护储层。效保护储层。

【技术实现步骤摘要】
锯齿状金属螯合物堵漏剂、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及油田钻井领域，具体而言，涉及一种锯齿状金属螯合物堵漏剂、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]深井超深井地层具有压力系数高、温度高等特点，采用油基钻井液体系比水基钻井液具有明显优势。油基钻井液已经广泛用于页岩气井、含盐膏地层、复杂深层钻井过程中，已成为国内大部分重点地区的主导钻井液。由于油基钻井液润滑性好，其比水基更容易发生漏失，且自身价格昂贵、井漏成本高，同时油基钻井液堵漏尚未形成针对性的专门技术，不能满足油基钻井液技术规模化推广的生产需要。
[0003]目前，大部分堵漏材料均为亲水材料，在油基钻井液中分散稳定性较差，油基钻井液专用堵漏材料极其缺乏。常规油基钻井液堵漏材料往往采用天然的架桥颗粒，但传统的架桥颗粒(无论天然植物颗粒还是天然矿物颗粒)都存在明显的缺陷：传统天然矿物颗粒(如壳类堵漏材料)存在“三度”不足，即天然矿物颗粒的抗压强度低；高温高压环境中易碳化，架桥持久性不好；自身密度不足易漂浮，浆体有效浓度低。天然矿物颗粒(如碳酸钙颗粒)配浆易沉降，自身强度不足无法承高压(承压能力小于20MPa)，受地层裂缝闭合作用易破碎，导致架桥被破坏，造成易漏地层重复承压堵漏。
[0004]因此，针对油基钻井液井漏严重，部分区块地层下套管固井前提高地层承压能力困难，以及常规堵漏材料无法满足油相分散和高承压的要求等难题，造成易漏地层重复承压堵漏。提供一种具有超强度、抗压能力强且易解堵的油基钻井液用桥接堵漏材料对孔隙和裂缝性地层进行高效封堵是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种锯齿状金属螯合物堵漏剂、制备方法及应用，以解决现有堵漏剂存在耐温性差、抗压强度低和架桥性不好导致堵漏效果较差的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种金属螯合物堵漏剂的制备方法，该金属螯合物堵漏剂的制备方法包括：在酸性条件下，使羟基取代的喹啉类化合物和甲醛进行第一聚合反应，得到第一聚合中间体；在第一缚酸剂的作用下，使三聚氯氰和二乙胺类化合物进行第二聚合反应，得到第二聚合中间体；使第二聚合中间体和哌嗪类化合物进行第三聚合反应，得到第三聚合中间体；在第二缚酸剂的作用下，将第一聚合中间体和第三聚合中间体进行第四反应，得到第四中间体；及使第四中间体与有机金属化合物进行络合反应，得到金属螯合物堵漏剂。
[0007]进一步地，按重量份计，用于合成金属螯合物堵漏剂的组合物包括：20～60份羟基取代的喹啉类化合物、20～60份甲醛、20～40份三聚氯氰、6～10份第一缚酸剂、20～40份二乙胺类化合物、10～30哌嗪类化合物、40～60份有机金属化合物和2～8份第二缚酸剂。
[0008]进一步地，第一聚合反应过程中，向反应体系中加入浓盐酸，以使反应体系形成酸
性条件，且浓盐酸与羟基取代的喹啉类化合物重量比为(100～120):(20～60)；优选地，第一聚合反应在3000～5000r/min的速率下进行，反应时间为6～8h。
[0009]进一步地，羟基取代的喹啉类化合物为8
‑
羟基喹啉；第一缚酸剂选自N,N
‑
二异丙基乙胺、4
‑
二甲氨基吡啶和吡啶组成的组中的一种或多种；二乙胺类化合物选自二乙胺、二乙醇胺、二丙胺、二丁胺和二丁醇胺组成的组中的一种或多种；哌嗪类化合物选自哌嗪和/或N
‑
(2
‑
胺乙基)哌嗪；有机金属化合物选自三乙基铝、醋酸锌、三异丁基铝和二乙基氯化铝组成的组中的一种或多种；第二缚酸剂选自碳酸钾、氢氧化钠和碳酸铵组成的组中的一种或多种。
[0010]进一步地，第二聚合反应在第一有机溶剂中进行，反应时间为4～6h；第三聚合反应在第二有机溶剂中进行，反应温度为60～70℃，反应时间为2～4h；第四反应中，反应时间为8～10h；络合反应在第三有机溶剂中进行，反应温度为70～80℃，反应时间为2～4h。
[0011]进一步地，第一有机溶剂和第二有机溶剂选自二氯甲烷、四氢呋喃和乙腈组成的组中的一种或多种；第三有机溶剂选自甲醇、乙醇和异丙醇组成的组中的一种或多种。
[0012]本申请的第二方面还提供了一种金属螯合物堵漏剂，该金属螯合物堵漏剂以上述金属螯合物堵漏剂的制备方法制得，或金属螯合物堵漏剂通过以下通式表示：M：L
n
，M表示金属离子，L表示具有式Ⅰ所示结构的配体化合物，n为配体化合物的数量，
[0013][0014]其中，R1、R2、R3和R4为H，R5、R6、R7和R8选自H、羟基、CH3‑
、
‑
CH2CH3、
‑
CH2CH2CH3、
‑
CH2CH2CH2CH3、HOCH2CH2‑
或HOCH2CH2CH2CH2‑
。
[0015]进一步地，金属螯合物堵漏剂的密度为1.80～2.60g/cm3，耐温温度240～260℃，且在200℃下，金属螯合物堵漏剂的封堵承压能力为28～31MPa，酸溶率大于90％。
[0016]进一步地，金属离子为Zn
2+
或Al
3+
。
[0017]本申请的又一方面还提供了一种本申请提供的金属螯合物堵漏剂在石油钻井领域的应用。
[0018]应用本专利技术的技术方案，通过上述制备方法在金属螯合物堵漏剂中引入了耐热性好的三嗪环杂环结构，提高了堵漏材料的抗温性能；同时含有羟基、氨基等活性基团的化合物可以在高温下进行反应，具有良好的胶结作用，这使得金属螯合物堵漏剂能够形成更牢固的封堵层段塞，满足高温地层的封堵要求。同时引入了相应匹配的有机金属化合物使得制得的金属螯合物堵漏剂具有多面锯齿状结构、架桥持久性好、抗压强度高等特点，进入漏层后产生挂阻“架桥”，通过挤压变形作用而封堵孔隙和裂缝，大幅提升地层承压能力。经过上述五步反应得到具有架桥作用的金属螯合物堵漏剂具有良好的延展性，不易破碎，成多
面锯齿状，与地层摩擦阻力大，不易“回吐”，可以直接加入油基钻井中使用，且具有较好的分散稳定性；同时在酸性条件下溶解率90％以上，可实现酸化解堵，增加返排效率，提高储层保护能力。此外上述方法采用的工艺流程较简单，产物收率高，有利于进行工业化生产。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了根据本专利技术的实施例3的制得的金属螯合物堵漏剂的红外谱图；
[0021]图2示出了根据本专利技术的实施例4的制得的金属螯合物堵漏剂的红外谱图；以及
[0022]图3示出了根据本专利技术实施例3中制得的金属螯合物堵漏剂的油基钻井液堵漏浆的承压封堵曲线示意图。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属螯合物堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述金属螯合物堵漏剂的制备方法包括：在酸性条件下，使羟基取代的喹啉类化合物和甲醛进行第一聚合反应，得到第一聚合中间体；在第一缚酸剂的作用下，使三聚氯氰和二乙胺类化合物进行第二聚合反应，得到第二聚合中间体；使所述第二聚合中间体和哌嗪类化合物进行第三聚合反应，得到第三聚合中间体；在第二缚酸剂的作用下，将所述第一聚合中间体和所述第三聚合中间体进行第四反应，得到第四中间体；及使所述第四中间体与有机金属化合物进行络合反应，得到所述金属螯合物堵漏剂。2.根据权利要求1所述的金属螯合物堵漏剂的制备方法，其特征在于，按重量份计，用于合成金属螯合物堵漏剂的组合物包括：20～60份所述羟基取代的喹啉类化合物、20～60份所述甲醛、20～40份所述三聚氯氰、6～10份所述第一缚酸剂、20～40份所述二乙胺类化合物、10～30所述哌嗪类化合物、40～60份所述有机金属化合物和2～8份所述第二缚酸剂。3.根据权利要求2所述的金属螯合物堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述第一聚合反应过程中，向反应体系中加入浓盐酸，以使反应体系形成所述酸性条件，且所述浓盐酸与所述羟基取代的喹啉类化合物重量比为(100～120):(20～60)；优选地，所述第一聚合反应在3000～5000r/min的速率下进行，反应时间为6～8h。4.根据权利要求1至3中任一项所述的金属螯合物堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述羟基取代的喹啉类化合物为8
‑
羟基喹啉；所述第一缚酸剂选自N,N
‑
二异丙基乙胺、4
‑
二甲氨基吡啶和吡啶组成的组中的一种或多种；所述二乙胺类化合物选自二乙胺、二乙醇胺、二丙胺、二丁胺和二丁醇胺组成的组中的一种或多种；所述哌嗪类化合物选自哌嗪和/或N
‑
(2
‑
胺乙基)哌嗪；所述有机金属化合物选自三乙基铝、醋酸锌、三异丁基铝和二乙基氯化铝组成的组中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，王韧，赵志良，张洁，刘继亮，
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：