一种钻井液用胺基聚合物抑制剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及钻井液用抑制剂技术领域，公开了一种钻井液用胺基聚合物抑制剂及其制备方法，该抑制剂包括以下重量份的原料：40

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用胺基聚合物抑制剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钻井液用抑制剂
，具体涉及一种钻井液用胺基聚合物抑制剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]石油在世界范围内的地位不言而喻，其储量和开采量与国家的经济发展息息相关，因此，石油的钻采技术备受关注，石油的开采首先需要在油田附近进行钻井，在钻井过程中，随着钻头不断向地下深入，地质结构会越来越复杂，目前，钻井业遇到的最大难题为页岩地层黏土矿物含量高，钻井过程使用的钻井液长时间与页岩层黏土矿物接触，会造成页岩地层黏土产生严重的水化膨胀现象，导致泥页岩井段井壁失稳，进而使得井壁发生坍塌以及钻头停顿等复杂状况，增加钻井的成本和周期，因此，提高钻井液的抑制性成为研究热点。
[0003]胺类物质可通过静电吸附、氢键等作用，将黏土片层粘附在一起，使黏土层间很难渗入水分子，具有良好的抑制黏土水化膨胀性能，因此长期作为钻井液抑制剂，申请号为CN201610644344.5的中国专利技术专利公开了一种超低分子量插层抑制剂及其制备方法，制备的带有3～5个伯胺基团的低分子量抑制剂，可以有效解决由于泥页岩水化分散产生井壁不稳定的问题，而且耐温达到240℃以上，能够提升钻井液体系的抑制性能，但是低分子量的胺类抑制剂对黏土的吸附性能有限，导致实际上的抑制效果并不非常理想，而且单体胺类抑制剂在使用过程中会释放出大量有毒的氨气，因此应用受限。申请号为CN202010288432.2的中国专利技术专利公开了一种环保型超支化聚季铵盐氨基酸支撑的页岩插层抑制剂，利用季铵盐基团的正电性，与黏土表面携带的负电荷产生静电吸附，削弱黏土片层之间的静电斥力，使黏土更易聚集絮凝，从而产生良好的抑制作用，但是，聚合物季铵类抑制剂配伍性差，且具有一定的毒性，难以难普及应用，因此，开发出经济、高效、无毒的高抑制性抑制剂，有助于油田勘探行业开发出更好更全面的钻井液体系。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钻井液用胺基聚合物抑制剂及其制备方法，通过利用主抑制剂包被抑制和辅抑制剂插层抑制的双重协同抑制效果，使制备得到的胺基聚合物抑制剂对泥页岩矿物黏土具有良好的抑制效果，解决了钻井过程中黏土水化分散导致的井壁失稳问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种钻井液用胺基聚合物抑制剂，包括以下重量份的原料：主抑制剂40
‑
80份、辅抑制剂10
‑
25份；所述主抑制剂的结构式如下所示：
[0006]其中x、y、z、m均为正整数；所述辅抑制剂的结构式如下所示：
[0007]其中n为正整数。
[0008]进一步地，所述主抑制剂的制备方法具体为：将丙烯酰胺、丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
(3
‑
氨基丙基)甲基丙烯酸盐 盐酸盐混匀，使用氢氧化钠溶液中和，加入引发剂溶液，搅拌至体系完全溶解后，通氮气除氧，置于50
‑
60℃的温度环境下，搅拌反应1
‑
3h，待反应结束，使用乙醇除水，抽滤收集固体产物，真空干燥，得主抑制剂。
[0009]进一步地，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5
‑
1mol/L。
[0010]进一步地，所述引发剂溶液是质量比为1:1的亚硫酸氢钠和过硫酸钠水溶液。
[0011]进一步地，所述氮气流速为0.6
‑
0.8L/min。
[0012]通过上述技术方案，在亚硫酸氢钠和过硫酸钠组成的氧化还原引发体系下，引发丙烯酰胺、丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
(3
‑
氨基丙基)甲基丙烯酸盐 盐酸盐单体进行自由基共聚反应，使用氢氧化钠中和体系酸性，在氮气保护下制得结构中含有酰胺基团、磺酸基团、羧酸基团和活性氨基的胺基聚合物主抑制剂。
[0013]进一步地，所述辅抑制剂由以下步骤制备：S1：将3
‑
氯丙酰氯和乙二醇溶解在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，投入碱性催化剂，室温搅拌4
‑
12h后，得预反应液；S2：向预反应液中投入二乙烯三胺，继续搅拌2
‑
6h，反应结束后，减压蒸馏，抽滤出固体样品，依次使用质量分数为5
‑
10%的盐酸和纯化水洗涤产物的pH呈中性，真空干燥，得辅抑制剂。
[0014]进一步地，步骤S1中，所述3
‑
氯丙酰氯和乙二醇的摩尔比为1.2
‑
1.5:1。
[0015]进一步地，步骤S1中，所述碱性催化剂为吡啶。
[0016]进一步地，步骤S2中，所述二乙烯三胺的加入量为3
‑
氯丙酰氯和乙二醇总量的120
‑
160%。
[0017]通过上述技术方案，在碱性催化剂吡啶的作用下，使3
‑
氯丙酰氯结构中的酰氯基团与乙二醇结构中的羟基发生酯化缩合反应，形成预反应液，再使用二乙烯三胺与预反应产物进行进一步反应，制得端胺基聚合物辅抑制剂。
[0018]一种钻井液用胺基聚合物抑制剂的制备方法具体为：将主抑制剂和辅抑制剂倒入混料机中，设置搅拌速率为300
‑
500r/min，室温搅拌4
‑
8h后，出料，得胺基聚合物抑制剂。
[0019]本专利技术的有益效果：本专利技术制备的主抑制剂分子量适中，不会大幅增加钻井液的表观粘度，且主抑制剂分子链结构中含有氨基，可吸附在泥页岩黏土矿物表面，并嵌入黏土晶层间，而且较长的分子链可以在钻井液中充分伸展，再通过适度交联、吸附和缠绕作用，牢牢包被黏土和钻屑，使水分难以与黏土和钻屑接触，从而有效抑制黏土和钻屑的水化膨胀，此外，主抑制剂分子链中含有羧基和磺酸等强水化基团以及长脂肪疏水链，具有良好的耐温抗盐性能。
[0020]本专利技术制备的辅抑制剂分子链中含有大量伯氨基和仲氨基官能团，于伯氨基和仲氨基在钻井液体系中可表现出强正电性，可以通过静电作用优先吸附在泥页岩矿物黏土中，再插层进黏土矿物的层间，利用静电作用将矿物黏土片层牢牢吸附在一起，阻止水分进入矿物黏土层间，从而有效减小黏土晶层间的水化膨胀现象，而且制备的辅抑制剂高温稳定性优异，不会引起钻井液絮凝聚结，此外，该辅抑制剂配伍性好，可以主抑制剂形成良好的复合抑制剂，易降解，无生物毒性，环保无污染。
[0021]本专利技术采用辅抑制剂和主抑制剂相结合，制备复合胺基聚合物抑制剂，利用化学势差，使辅抑制剂优先吸附在矿物黏土层间，产生氢键和静电插层作用，置换出无机阳离子，促进黏土晶层间脱水，压缩晶层，抑制黏土水化膨胀现象，再通过主抑制剂适度交联、吸附和缠绕在黏土表面，将矿物黏土牢牢包被在主抑制剂中，阻止水分渗入黏土表面甚至层间，从而结合主抑制剂和辅抑制剂的双重抑制效果，可使复合胺基聚合物抑制剂具有优异的抑制性能，解决黏土水化分散问题。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用胺基聚合物抑制剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：主抑制剂40
‑
80份、辅抑制剂10
‑
25份；所述主抑制剂的结构式如下所示：其中x、y、z、m均为正整数；所述辅抑制剂的结构式如下所示：其中n为正整数。2.根据权利要求1所述的一种钻井液用胺基聚合物抑制剂，其特征在于，所述主抑制剂的制备方法具体为：将丙烯酰胺、丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
(3
‑
氨基丙基)甲基丙烯酸盐 盐酸盐混匀，使用氢氧化钠溶液中和，加入引发剂溶液，搅拌至体系完全溶解后，通氮气除氧，置于50
‑
60℃的温度环境下，搅拌反应1
‑
3h，待反应结束，使用乙醇除水，抽滤收集固体产物，真空干燥，得主抑制剂。3.根据权利要求2所述的一种钻井液用胺基聚合物抑制剂，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5
‑
1mol/L。4.根据权利要求2所述的一种钻井液用胺基聚合物抑制剂，其特征在于，所述引发剂溶液是质量比为1:1的亚硫酸氢钠和过硫酸钠水溶液。5.根据权利要求2所述的一种钻井液用胺基聚合物抑制剂，其特征在于，所述氮气流速为0.6
‑
0.8L/min。6.根据权利要求1所述的一种钻井液用胺基聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正华，刘祥国，谭军，尤姝欢，张龙强，梁千山，韩敏，李银，袁华，
申请(专利权)人：克拉玛依友联实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：