[发明专利]一种强抑制、强胶结井壁稳定剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种强抑制、强胶结井壁稳定剂及其制备方法。其技术方案是：强抑制、强胶结井壁稳定剂含有作为主链的支化的聚乙烯亚胺结构和接枝在主链上的邻苯二酚基团。有益效果是：本发明具有较好的井壁稳定效果，制备过程控制方便，操作简单，产品质量稳定，在150℃条件下使用具有较好的作用效果，由它为关键处理剂构成的水基钻井液体系具有较好的流变性、抑制性、防塌性；既能够强效抑制泥页岩水化膨胀，同时能够封堵固结岩石，提高泥页岩力学性能，增强井壁承压能力的钻井液处理剂，能够有效推动水基钻井液取代油基钻井液，更高效地保持井壁稳定，具备重大理论及实际意义。

技术领域

本发明涉及一种石油钻井过程中钻井液用井壁稳定剂，特别涉及一种强抑制、强胶结井壁稳定剂及其制备方法。

背景技术

随着国家对油气资源需求的不断扩大，复杂地层条件下的深井、超深井和页岩气井数量的不断增加，钻井液的性能必须能够满足更加严苛的要求。其中，井壁稳定性问题一直是钻井过程中的一个世界性难题，井壁失稳所导致的井塌、缩径卡钻、钻头泥包等井下复杂、事故每年给石油工业造成大量的经济损失。为解决井壁稳定难题，目前国内外主要采用油基钻井液和高性能水基钻井液体系。油基钻井液尽管能够有效稳定井壁，但是却存在成本高、对环境不友好、固井质量差等问题。当前并没有一种水基钻井液体系能够完全抑制粘土的水化，因而无法有效解决井壁失稳难题，不能代替油基钻井液满足复杂地质条件和非常规油气藏钻探的需要。

研究表明，泥页岩井壁失稳是“力学——化学”多因素多场耦合作用下的结果，常规钻井液处理剂往往侧重于化学因素，即减小钻井液与地层之间的化学作用，忽视力学因素及力、化之间的协同作用，因而很难达到真正意义的井壁稳定。

根据“物化封固井壁阻缓压力传递-加强抑制水化-化学位活度平衡- 合理密度有效应力支撑”的“多元协同”井壁稳定理论，提出一种具备强抑制、强胶结能力的钻井液用井壁稳定剂。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种强抑制、强胶结井壁稳定剂及其制备方法，能够保持对泥页岩强抑制的同时，提高井壁的承压能力和胶接强度，有效保持井壁稳定。

本发明提到的一种强抑制、强胶结井壁稳定剂及其制备方法，其技术方案是：强抑制、强胶结井壁稳定剂含有作为主链的支化的聚乙烯亚胺结构和接枝在主链上的邻苯二酚基团。

优选的，上述强抑制、强胶结井壁稳定剂含有如式(I)所示的结构：

式(I)

式(I)中，式(I)中，R1可为氢、碳原子数为1-4的烷基、苯基、-NH2、，R2可为氢、-NH2、碳原子数为1-4的烷基、苯基、，并且R1和R2中至少有一者为，R3为碳原子数为1-4的烷基，l、m、n可相同或不同，分别为1以上的整数。

本发明提到的一种强抑制、强胶结井壁稳定剂的制备方法，其技术方案是：包括以下步骤：

(1)将邻苯二酚单体(II)和乙醇加入反应容器，充分溶解，将激活剂与甲醇按质量1:0.8 ~2混合，加入反应容器，将邻苯二酚单体激活0.5-1h；

(2)将支化的聚乙烯亚胺(III)与甲醇混合，充分溶解后逐滴加入已激活的混合物中，其中支化的聚乙烯亚胺、已激活的混合物为反应单体混合物A，甲醇用量可完全溶解反应单体混合物A即可；

(3)通氮10分钟并在搅拌条件下加入催化剂，反应的起始温度为60-100℃，反应时间为4-12h，然后将所得产物用乙醚提纯两次，置于去离子水中透析、冷冻干燥，得到中间产物；

(4)将步骤(3)中的中间产物溶解于缓冲溶液中，养护一定时间，使其充分交联；