【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钻井液抑制剂领域，具体涉及一种新型双子离子液体页岩抑制剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、页岩主要由表面积大、吸附能力强、对水极为敏感的粘土矿物构成，因此页岩水化分散导致的页岩不稳定是钻探工程面临的技术挑战中最艰巨的一项。在水基钻井液(wbdf)中，钠基膨润土在水的连续相中被分散开来，与水基钻井液接触时，水敏性页岩会立即从水基钻探中吸取水分，从而引起粘土膨胀分散，进而使井筒稳定性减弱，严重的还会造成井筒坍塌。
2、研究人员设计了各种类型的页岩抑制剂，减少和消除粘土与水的相互作用，以提高页岩在钻井过程中的井筒稳定性。其中，离子液体是一种有机盐，常温下呈液态，由阳离子和阴离子两部分组成，因为它的热稳定性高、蒸汽压弱、结构易设计等优良特性，近年来，各种离子液体因其良好的抑制作用被开发出来并应用到钻井领域。
3、cn109180503a公开了一种低共熔物类页岩抑制剂为钻井液页岩抑制剂的应用，其通过氯化胆碱和尿素制备的页岩抑制剂虽然原料价格低廉，合成简单，但是使用量大，易污染环境。cn111004340a公开了一种咪唑类离子液体页岩抑制剂，其通过一种阳离子单体咪唑和阴离子单体制备的抑制剂虽制备简易，但是其结构相对简单，抑制性能有限。
技术实现思路
1、为了解决传统的页岩抑制剂的抑制性能差、用量大、环境不友好等问题，本专利技术的目的在于提供一种页岩抑制剂及其制备方法与应用，该页岩抑制剂的抑制性能优异、用量低。
2、为了达到上述目的，本专利技术
3、
4、式i中，r1和r2相同或不同，各自独立地选自h、c1-c11的烷基；x为cl、br或i。
5、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，r1和r2相同。
6、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，r1和r2分别选自甲基、乙基、丙基、丁基。
7、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，r1和r2均为丁基。
8、本专利技术还提供了一种页岩抑制剂的制备方法，其包括以下步骤：
9、(1)将氢化钠和溶剂(例如无水n,n-二甲基甲酰胺)混合，滴加2-取代咪唑溶液(例如2-取代咪唑的n,n-二甲基甲酰胺溶液)，在80-90℃下搅拌反应(优选反应1-2h)，然后在10℃以下滴加氯乙酸乙酯溶液(例如氯乙酸乙酯的n,n-二甲基甲酰胺溶液)，于保护气体氛围下室温搅拌反应24-48h，得到(2-取代咪唑)乙酸乙酯，再加入水，回流12-24h，得到(2-取代咪唑)乙酸；
10、(2)将(2-取代咪唑)乙酸与α,α-二卤对二甲苯与乙腈混合，经回流8-24h(优选为12h)，得到所述页岩抑制剂；步骤(1)中，所述溶剂、2-取代咪唑溶液采用的溶剂和氯乙酸乙酯溶液采用的溶剂分别选自n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、乙二醇二甲醚中的一种或两种以上的组合。由该制备方法所得产物作为页岩抑制剂，具有抑制性能优异、用量低的特点。
11、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述2-取代咪唑包括2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-丙基咪唑、2-丁基咪唑中的一种或两种以上的组合。
12、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述2-取代咪唑为2-丁基咪唑。
13、根据本专利技术的具体实施方案，上述制备方法包括以下具体步骤：
14、(1)将1.0mol 60％的氢化钠和无水n,n-二甲基甲酰胺(560ml)置于反应瓶中，滴加1.0mol 2-丁基咪唑的n，n-二甲基甲酰胺(680ml)溶液，在90℃下搅拌反应1h；接着在10℃以下滴加1.0mol氯乙酸乙酯的n,n-二甲基甲酰胺(280ml)溶液，在氮气保护下室温搅拌反应24h后，将反应物抽滤，滤饼用无水n,n-二甲基甲酰胺洗涤，减压蒸馏除去n,n-二甲基甲酰胺，将残余物溶于乙酸乙酯，接着用饱和氯化钠溶液洗涤后减压蒸馏除乙酸乙酯，得到产物(2-丁基咪唑)乙酸乙酯，再向剩余物中加入250ml水，回流12h，冷却后加入2l的丙酮，在0℃条件下放置12h；最后，将液体抽滤，滤饼用丙酮洗涤，得白色粗品即为(2-丁基咪唑)乙酸；
15、(2)通过在500ml乙腈中加入0.2mol步骤(1)制备的(2-丁基咪唑)乙酸与1molα,α-二溴对二甲苯进行简单的加成反应，合成了双子离子液体，将反应混合物在80℃下回流12小时，通过在真空下蒸发溶剂，从乙腈中重新结晶，得到页岩抑制剂gil-4；制备流程如下反应式i所示：
16、
17、本专利技术还提供了由上述制备方法制得的页岩抑制剂。
18、本专利技术还提供了一种钻井液，其含有上述页岩抑制剂。
19、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，以钻井液重量为100％计算，所述页岩抑制剂的质量分数为0.5-3％。
20、本专利技术的双子离子液体页岩抑制剂，在线性膨胀实验中，膨润土的膨胀率低至41.65％；页岩滚动回收实验中，1wt％的gil-4回收率最好，在80℃下的回收率可达91.50％，在160℃下也可达75％以上，抑制性能远优于传统的页岩抑制剂，与目前市面上常用的氯化钾、聚合物抑制剂相比，具有性能优异、用量小的特点，在1％的较低浓度下仍可产生抑制作用，本专利技术的双子离子液体页岩抑制剂可显著抑制泥页岩水化膨胀，具有良好的发展潜力及广阔的市场前景。
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1.一种页岩抑制剂，其具有式Ⅰ所示的结构：
2.根据权利要求1所述的页岩抑制剂，其中，R1和R2相同。
3.根据权利要求2所述的页岩抑制剂，其中，R1和R2分别选自甲基、乙基、丙基、丁基。
4.根据权利要求1所述的页岩抑制剂，其中，R1和R2均为丁基。
5.一种页岩抑制剂的制备方法，其包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述2-取代咪唑包括2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-丙基咪唑、2-丁基咪唑中的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述2-取代咪唑为2-丁基咪唑。
8.一种页岩抑制剂，其是由权利要求5-7任一项所述的方法制备的。
9.一种钻井液，其含有权利要求1-4任一项所述的页岩抑制剂或权利要求8所述的页岩抑制剂。
10.根据权利要求9所述的钻井液，其中，以钻井液重量为100％计算，所述页岩抑制剂的质量分数为0.5-3％。
【技术特征摘要】
1.一种页岩抑制剂，其具有式ⅰ所示的结构：
2.根据权利要求1所述的页岩抑制剂，其中，r1和r2相同。
3.根据权利要求2所述的页岩抑制剂，其中，r1和r2分别选自甲基、乙基、丙基、丁基。
4.根据权利要求1所述的页岩抑制剂，其中，r1和r2均为丁基。
5.一种页岩抑制剂的制备方法，其包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述2-取代咪唑包括2-甲基咪唑、2-乙基咪...
【专利技术属性】
技术研发人员：任晗，贾寒，屈沅治，刘敬平，高世峰，戴嘉君，黄宏军，张志磊，王韧，严致远，袁玥辉，唐雷，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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