[发明专利]一种钻井液用页岩抑制剂多枝化聚胺及其制备方法

说明书

本发明属于深井、超深井开采技术领域，公开了一种钻井液用页岩抑制剂多枝化聚胺及其制备方法。该抑制剂由包含以下重量份数的原料制备得到：脂肪胺30～40份、环氧丙烷(PO)30～40份、环氧丁烷(BO)20～30份、活性基团化合物20～30份。本发明所述页岩抑制剂在粘土层间以单分子排列，抑制剂与粘土层间除了静电作用力外，同时与粘土晶面硅氧烷基原子形成氢键，且该抑制剂还可与其它处理剂形成协同效应，结合物理封堵和化学封堵法，有效提高井壁周围岩层的强度，解决泥页岩的膨胀问题。其具有良好的粘土抑制造浆能力，单剂粘土造浆抑制降低率可达70％以上。

技术领域

本发明属于深井、超深井技术领域，涉及钻井液用添加剂，具体涉及一种集絮凝、抑制、控制造浆率低的钻井液用页岩抑制剂多枝化聚胺及其制备方法。

背景技术

准噶尔盆地腹部和南缘的深井、超深井及大位移水平井的勘探。这些地区储层埋藏相对深、地层压力变化大、岩性复杂，所以钻探困难，成本高，时效低。在钻探过程中，钻井液面临的技术难题很多，如：井壁稳定、井漏、井眼净化、环境污染、高成本等。尤其是南缘山前构造，地质情况异常复杂，特别是安集海河组地层的强水敏泥页岩、超高压地层流体、高构造应力、高陡地层倾角以及上部巨厚砾石层、地质破碎带等引起的井壁失稳，造成该区钻井速度低，事故、复杂时率居高不下。

泥页岩的水化膨胀是影响井壁稳定的一个很重要的因素，粘土膨胀在钻井过程中对钻井作业有着巨大的负面影响。由于粘土膨胀致使体积增大，阻碍了岩屑从井底往地面的运移，增加了钻具与井眼之间的摩擦，抑制了用以封堵地层水的薄泥饼的形成。粘土膨胀还容易造成一些其它的钻井问题，诸如：井漏、卡钻等，因此，考虑到在钻井过程中遇到泥页岩的频繁性，对抑制泥页岩膨胀的材料和方法的研发在油气勘探工业中依然存在着巨大挑战。

发明内容

本发明提供一种钻井液用页岩抑制剂多枝化聚胺，该抑制剂应用于钻井液中，有效利用抑制剂与各种处理剂之间的协同效应，结合物理封堵和化学封堵法，封堵地层孔喉和缝隙，减小孔隙压力传递及泥饼的渗透率，阻止钻井液的滤液侵入地层，提高井壁周围岩层的有效强度。还可抑制粘土的水化分散膨胀，同时阻止其他物质进入粘土层，提高钻井液的防塌性能。

所述钻井液用页岩抑制剂多枝化聚胺，由包含以下重量份数的原料制备得到：脂肪胺聚氧乙烯醚30～40份、环氧丙烷(PO)30～40份、环氧丁烷(BO)20～30份、活性基团化合物20～30份。

优选地，所述钻井液用页岩抑制剂多枝化聚胺，由包含以下重量份数的原料制备得到：脂肪胺聚氧乙烯醚30～35份、环氧丙烷(PO)30～35份、环氧丁烷(BO)20～25份、活性基团化合物20～25份。

其中，上述钻井液用页岩抑制剂多枝化聚胺中，所述活性基团化合物为硝基化合物，例如为1-苯基-2硝基丙烯和1-(4-氯笨基)-2硝基丙烯中的至少一种。

本发明还提供了上述钻井液用页岩抑制剂多枝化聚胺的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)聚合反应：在常温条件下，按配比向反应釜中加入环氧丙烷、环氧丁烷和脂肪胺聚氧乙烯醚，升温至80～90℃，保持温度不变，反应2～4h；

(2)接枝聚合反应：待步骤(1)反应完成后，再加入活性基团化合物进行接枝聚合反应，在80～90℃条件下反应2～4h，得到终产品。

其中，上述制备方法，还包括步骤(2)将反应釜内终产品放料、计量、包装、检测、入库。

本发明的有益效果是：该抑制剂应用于钻井液中，有效利用抑制剂与各种处理剂之间的协同效应，结合物理封堵和化学封堵法，封堵地层孔喉和缝隙，减小孔隙压力传递及泥饼的渗透率，阻止钻井液的滤液侵入地层，提高井壁周围岩层的有效强度。还可抑制粘土的水化分散膨胀，同时阻止其他物质进入粘土层，提高钻井液的防塌性能。

和普通的抑制剂相比，其优势主要表现在：