[发明专利]一种聚醚多元醇页岩抑制剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种聚醚多元醇页岩抑制剂及其制备和应用，该页岩抑制剂分子结构为式为RO‑(CH₂CH₂O)_m(CH₂CH(CH₃)O)_nH，其中R=C_1‑6的多羟基烷烃，m&n=1、2…20；m+n≥4，分子量在500～2000之间；制备工艺，以多元醇为起始剂，采用KOH作催化剂，加聚环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（PO），反应后用酸中和、吸附剂吸附，用过滤机过滤，制成钻井液用页岩抑制剂聚醚多元醇；本聚醚多元醇页岩抑制剂具有抑制粘土水化膨胀、稳定井壁、改善钻井液润滑性能、防止钻头泥包等多种作用，以及低毒、易生物降解，符合环保技术要求。

技术领域

本发明涉及一种油气田钻井液聚醚多元醇页岩抑制剂及其制备方法。

背景技术

强水敏和强应力泥页岩的稳定一直是钻井液技术的难题，以往常采用油基钻井液加以克服，然而在有些情况下使用油基钻井液是有缺陷的，如油基钻井液中芳烃的含量一般高达30-50%，尤其是多核芳烃占20%，具有很强的荧光性，影响地质录井，而且这些芳烃组份对海洋生物会有很高的毒性，不能直接排入海中，特别是在钻井液技术受到了环保政策及法律、法规限制的情况下，油基钻井液的使用越来越受到限制，研究满足钻井工程技术和环境保护需要的水基钻井液体系更显的非常必要了。虽然水基钻井液较油基钻井液更符合环境要求，然而水基钻井液的页岩抑制性能和油基钻井液相差甚远，从技术上说，当钻遇水敏性泥页岩时，页岩对水具有很强的亲和性，页岩吸附水后会使其膨胀并在岩石内发生化学变化而产生削弱地层的应力，因此可能导致井眼水化缩径或井壁坍塌、掉块，发生卡钻、循环不畅等井下事故，此外，低劣的井眼质量可能会妨碍起下钻、完井电测、下套管、固井等完井作业，严重影响钻井速度。

在改善水基钻井液对页岩的抑制性能方面，国外自90年代初期，就采用低分子量结构简单的多羟基醇，如：乙二醇、丙二醇、丙三醇等成功地解决了水敏性地层的泥页岩膨胀问题和环境敏感性区域的钻探问题，使我们对多羟基物质对泥页岩的抑制机理有了初步的认识。随后十年间，科研工作者对羟基、氢键在抑制页岩水化分散中的作用进行了深入研究，在减少用量、提高钻井液综合性能思路的指导下，把关注的焦点移向与乙二醇、丙二醇具有相似化学结构的聚氧乙烯醇、聚氧丙烯醇，浊点效应的产生对于提高其在钻井液中的页岩抑制性能和润滑性能使人们对此类物质的结构产生了浓厚的兴趣，于是人们又把目光移向以多羟基醇为起始剂的环氧乙烷环氧丙烷共聚物，即低聚的聚氧乙烯醚和聚氧丙烯醚，简称聚醚多元醇，产品形式日益广泛，钻井液综合性能如页岩抑制性能、润滑性能、防泥包性能、低生物毒性等各项指标也逐步提高，成为一类重要的水基钻井液处理剂。

聚醚多元醇是端羟基的低聚物，是由丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇等多元醇为起始剂与环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）、环氧丁烷（BO）等在催化剂存在下经加聚反应制得。通过改变环氧烷加料方式（混合加或分开加）、加量比、加料次序等条件，生产出各种性能的聚醚多元醇。

聚醚多元醇在钻井液中作为一种性能优异的钻井液用页岩抑制剂、水溶性润滑剂、防泥包清洁剂，在国内外被广泛应用于陆地、海洋钻井、深井、大位移水平井及水敏性地层的钻探。近年来，在替代油基钻井液，解决环境敏感性问题；深水钻井，改善钻井液低温流变性、抑制天然气水合物生成；非常规能源钻井，稳定井壁、保护储层，都得到了良好的应用。