[发明专利]一种钻井液用聚胺强抑制剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井过程中钻井液用处理剂，用于钻井液施工中，属于石油钻探领域。

技术背景

井壁失稳是石油天然气钻探过程中普遍存在、经常遇到的复杂问题。由于井壁失稳引起的井下复杂事故，对钻井、完井施工危害极大，一直是困扰国内外石油工程界的突出难题。钻井作业中，一旦发生井壁失稳，不仅延误钻井时间、伤害油气层、干扰地质录井等工作，导致井塌、卡钻等一系列井下复杂情况与事故，严重井壁失稳处理不当时甚至会导致井眼报废，造成重大经济损失。

井壁泥页岩的稳定性取决于泥页岩颗粒的表面化学特性。在水敏性泥页岩中，稳定作用取决于颗粒表面之间的氢键。当水溶液削弱了泥页岩颗粒之间的结合力时，强度降低，粘土的膨胀力便成为泥页岩分散的主要因素。泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性能，使岩石强度降低；另一方面产生水化膨胀，如果这种膨胀受到约束便会产生膨胀应力，从而改变近井壁的应力状态，诱发或加剧井壁岩石的受力不平衡。因此，钻井液体系中要加入抑制剂来抑制泥页岩的水化分散膨胀。

随着现阶段钻井液技术的发展，已经研发出许多不同形式、不同特点的抑制剂，其中聚合物包被抑制剂、阳离子聚合物抑制剂、硅酸盐类抑制剂、胺类抑制剂等使用较为广泛，同时现场应用过程中也收到了不错的效果，但是也存在着一些缺点。比如包被抑制剂和阳离子聚合物抑制剂等大分子的聚合物抑制剂，虽然能保持钻屑的完整，但不能保持岩屑的强度。硅酸盐类抑制剂最大的弱点就是流变性较难控制。现在使用的胺类抑制剂对钻井液的流变性和滤失性影响较大，加量不易控制，而且不少胺类抑制剂生物毒性高，满足不了现在钻井工程中的环保要求。

钻井过程中钻井液使用的理想的强抑制剂的要求是，大幅度提高钻井液对黏土和钻屑抑制性，防止钻头泥包，利于提高了机械钻速，具有高温稳定性，减少储层伤害，生物毒性低，可以用于深水钻井中。

因此若能开发一种可以大幅度提高钻井液的抑制性，防止泥页岩的水化分散，减少钻头泥包；抑制泥岩的水化膨胀，防止井壁失稳，而且与钻井液体系适用性好，生物毒性低的新型钻井液用强抑制剂，可以减少井壁失稳的问题，缩短处理井下复杂情况的时间，这对于降低钻井综合成本、提高钻井时效、加快勘探开发速度均具有极其重要的经济意义。

目前使用的抑制剂要么只能保持钻屑完整，但不能保持钻屑强度；加入后钻井液的性能变化较大，性能不易控制，或者生物毒性较高，不能满足现在钻井工程的环保要求。为了解决以上问题，研究开发了一种新型强抑制剂，即钻井液用聚胺强抑制剂。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种钻井液用聚胺强抑制剂、制备方法及应用。可以提高钻井液的抑制性，还可以大幅度提高钻井液对黏土和钻屑抑制性，防止钻头泥包，利于提高了机械钻速，具有高温稳定性，减少储层伤害，生物毒性低，可以用于深水钻井中。

本发明的目的之一是提供一种钻井液用聚胺强抑制剂。

本发明的目的之二是提供一种所述钻井液用聚胺强抑制剂的制备方法。

本发明一种钻井液用聚胺强抑制剂，该聚胺强抑制剂是通过胺类化合物在碱金属催化剂存在下与环氧化合物在90-110℃条件下反应合成的钻井液用聚胺强抑制剂；所述的胺类化合物为聚醚胺、烷基胺、醚胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺或多乙烯多胺；所述的环氧化合物为环氧丙烷或环氧乙烷。

所述的胺类化合物优选聚醚胺、烷基胺、醚胺，碱金属催化剂优选氢氧化钾。

所述的钻井液用聚胺强抑制剂制备方法，胺类化合物在碱金属催化剂存在下与环氧化合物在90-110℃条件下反应合成的钻井液用聚胺强抑制剂。所述的胺类化合物为聚醚胺、烷基胺、醚胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺或多乙烯多胺。所述的环氧化合物为环氧丙烷或环氧乙烷；所述的胺类化合物与环氧化合物的加料摩尔比为1∶2～3；胺类化合物与碱金属催化剂的重量比为950～1100∶1；具体包括如下步骤：

(1)反应釜清洗干净，烘干后抽真空，按比例加入胺类化合物和碱金属催化剂，升温；

(2)反应釜温度升至90℃后开始加入环氧化合物，在温度由90℃升至115℃范围内加入环氧化合物总量的30％，环氧丙烷分多次加入；加入过程中保证压力不超过0.3MPa，同时控制釜体温度最大不超过125℃；

(3)待反应釜压力降为零之后，保持温度120℃左右继续反应1h，然后降温出料，得到聚胺强抑制剂。