一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂及其制备方法与应用。本发明专利技术页岩抑制剂包括如下质量份数的原料制备而成：酰胺类单体16

【技术实现步骤摘要】
一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂及其制备方法与应用，属于钻井


技术介绍

[0002]深井、超深井钻井过程中井壁失稳事故频发，地层中水敏性黏土矿物发生水化膨胀和分散是导致失稳的主要原因之一，所以必须通过抑制剂抑制黏土水化。最早使用的水基钻井液页岩抑制剂是氯化钾(KCl)，钾离子能够嵌入黏土晶层间的氧原子网格形成的空穴，形成紧密的结构从而使得黏土不易水化分散。然而KCl需要在高浓度下使用才有较好的抑制性，这会对钻井液的流变和滤失性能影响较大，且会损害环境。此后研究人员研发了不同种类的页岩抑制剂，如甲酸盐类、聚胺、腐殖酸钾、离子液体、纳米颗粒和天然植物提取物等。而聚胺类化合物抑制性较好，其通过进入黏土层间，将相邻的黏土片链接在一起，阻止水分子进入，从而抑制页岩水化。但是聚胺抑制剂的抗温性较弱，一般小于120℃，存在高温下抑制页岩水化膨胀和分散性能欠佳、不适宜深井/超深井的问题。
[0003]中国专利文献CN104087271A公开了一种钻井液用复合聚胺页岩抑制剂及其制备方法，该抑制剂包括胺基聚合物A、胺基聚合物B，胺基聚合物A、胺基聚合物B的重量比为3～6：7～4。该专利技术的钻井液用复合聚胺页岩抑制剂虽然在一定程度上提高了聚胺抑制剂的抗温性能，但依然存在抗高温性能欠佳、高温下抑制页岩水化膨胀和分散性能欠佳、不适宜深井/超深井的问题。
[0004]因此，亟需研发一种抗高温性能良好的高效页岩抑制剂，为解决深井、超深井中的井壁稳定问题提供技术支持。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂及其制备方法与应用。本专利技术页岩抑制剂抗高温性能良好，在较高温度下依然能够有效抑制页岩水化膨胀和分散，能够应用于深井、超深井中，且与钻井液配伍性良好。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂，包括如下质量份数的原料制备而成：酰胺类单体16
‑
18份、有机阳离子单体10
‑
12份、有机阴离子单体2
‑
4份、丙烯酸酯类单体1
‑
2份、引发剂0.05
‑
0.17份、助溶剂0.6
‑
1.1份、溶剂124
‑
220份；
[0008]所述酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N，N
‑
二甲基丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；所述有机阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或(3
‑
丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵中的一种或两种以上的组合；所述有机阴离子单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙磺酸；所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯或甲基丙烯酸十八烷基酯中的一种或两种以上的组合。
[0009]根据本专利技术优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酰。
[0010]根据本专利技术优选的，所述助溶剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
[0011]根据本专利技术优选的，所述溶剂为乙醇和水的混合溶液；优选的，乙醇和水的质量比为(1
‑
3)：1。
[0012]根据本专利技术优选的，所述小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂的数均分子量为3000
‑
4000g/mol。
[0013]上述小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂的制备方法，包括步骤：
[0014]将助溶剂溶于溶剂中，加入酰胺类单体、有机阳离子单体、有机阴离子单体和丙烯酸酯类单体，混合均匀后加入引发剂，惰性气体保护下进行反应，反应完成后冷却、干燥即得小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂。
[0015]根据本专利技术优选的，所述反应温度为60
‑
80℃，反应时间为4
‑
6h。
[0016]根据本专利技术优选的，所述惰性气体为氮气或氩气。
[0017]上述小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂的应用，应用于水基钻井液体系，以抑制页岩水化膨胀和分散。
[0018]本专利技术的技术特点及有益效果如下：
[0019]1、本专利技术的小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂是由酰胺类单体、有机阳离子单体、有机阴离子单体和丙烯酸酯类单体通过控制产物的分子量制得的一种小分子疏水缔合聚合物。该聚合物选用C
‑
C链作为主链，具有极高的热稳定性；在聚合物侧链中引入了磺酸基等抗温结构，进一步提高聚合物的热稳定性。该聚合物中的酰胺基团、磺酸基团、阳离子基团能够通过静电作用和氢键作用等吸附在页岩表面，中和页岩表面的负电性，抑制页岩的水化分散。同时由于聚合物中疏水长碳链的存在还能够改变页岩表面的润湿性，在页岩表面形成一层疏水膜，阻止水分子吸附，从而有效抑制页岩水化，同时疏水侧链的存在使聚合物具有疏水缔合特性，提高其高温下的稳定性。此外该聚合物是一种小分子，能够有效的进入黏土层间将相邻的黏土层牢固的结合在一起从而阻止水分子进入层间。该聚合物适中的分子量保证了其可以进入黏土层间抑制黏土水化，且其具有的多个吸附位点也使得在高温下该聚合物分子仍然能够有效的吸附在页岩表面抑制页岩水化。
[0020]2、本专利技术原料组成作为一个整体，共同作用才能实现本专利技术优异效果。本专利技术页岩抑制剂抗高温性能良好，在较高温度下依然能够有效抑制页岩水化膨胀和分散，能够应用于深井、超深井中，且与钻井液配伍性良好。
具体实施方式
[0021]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不限于此。
[0022]实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用到的试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0023]实施例1
[0024]一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂，包括如下质量份数的原料制备而成：酰胺类单体丙烯酰胺16份、有机阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10份、有机阴离子单体2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙磺酸2份、丙烯酸酯类单体甲基丙烯酸十二烷基酯1份、引发剂过氧化苯甲酰0.058份、助溶剂十二烷基硫酸钠0.97份、溶剂(乙醇和水的混合溶液，乙醇与水的质量比为3:1)193份；
[0025]上述小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂的制备方法，包括步骤如下：
[0026](1)在装有回流冷凝器、搅拌器的三颈烧瓶中加入溶剂，再加入助溶剂后开动搅拌。
[0027](2)搅拌至助溶剂充分溶解后，加入酰胺类单体、有机阳离子单体、有机阴离子单体和丙烯酸酯类单体，待搅拌均匀后加入引发剂，通入氮气后升温至60℃进行恒温反应4h，反应完成后冷却烘干后即为小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂。
[0028]实施例2
[0029]一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂，包括如下质量份数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂，其特征在于，包括如下质量份数的原料制备而成：酰胺类单体16
‑
18份、有机阳离子单体10
‑
12份、有机阴离子单体2
‑
4份、丙烯酸酯类单体1
‑
2份、引发剂0.05
‑
0.17份、助溶剂0.6
‑
1.1份、溶剂124
‑
220份；所述酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N，N
‑
二甲基丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；所述有机阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或(3
‑
丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵中的一种或两种以上的组合；所述有机阴离子单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙磺酸；所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯或甲基丙烯酸十八烷基酯中的一种或两种以上的组合。2.根据权利要求1所述小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰。3.根据权利要求1所述小分子疏水缔合抗高温页岩抑制剂，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬平，王宗轮，孙金声，吕开河，张宪法，李美春，金家锋，黎剑，代志文，徐哲，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：