[发明专利]一种改性阳离子化合物、其制备方法和钻井液用固相化学清洁剂

说明书

本发明属于石油钻井油田化学水溶性阳离子化合物技术领域，本申请提供了一种改性阳离子化合物、其制备方法和钻井液用固相化学清洁剂。所述改性阳离子化合物具有式I结构，式I中，R为C1～C5的烷基；X为卤素；t为0～6之间的任意整数。所述钻井液用固相化学清洁剂包括：铁盐、铵盐、硅酸盐和该改性阳离子化合物。本申请应用具有式I结构、具有絮凝和抑制双重作用的改性阳离子化合物，获得钻井液用固相化学清洁剂，可提高钻井液的抑制能力和钻井液固相的清除效率，实现低固相快速钻井。 式I。

技术领域

本发明属于石油钻井油田化学水溶性阳离子化合物技术领域，具体涉及一种改性阳离子化合物、其制备方法和钻井液用固相化学清洁剂。

背景技术

在石油钻井中，固相含量对钻井液的密度、粘度、滤饼以及油气层和环境等产生直接影响。钻井液固相控制技术主要是通过化学和机械方法清除钻井液中的无用惰性固相，同时将活性固相控制在一定的范围内。其中的无用固相和部分活性固相主要来自钻屑；钻井液中固相含量过高，容易导致钻速降低、油气层污染、钻井液性能难以维护、摩阻系数增大、井下复杂情况发生等问题。

目前，常用的钻井液固相控制化学方法是：加入高分子聚丙烯酰胺等添加剂，利用不分散钻井液来絮凝、包被钻屑，以利于固相机械排除或自然消除。但是，目前不分散钻井液抑制性能不足，不能有效地抑制钻屑的水化膨胀和分散，这势必增加机械排除固相的困难，导致固相清除效率降低。同时，钻井液普遍存在“钻井液性能稳定”与“地层井壁稳定”之间的矛盾，即在提高钻井液抑制性的同时，影响甚至破坏钻井液的胶体稳定性。

因此，现有钻井液体系的抑制能力是有限的，尚不足以较好地控制固相含量。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种改性阳离子化合物、其制备方法和钻井液用固相化学清洁剂，本申请应用改性阳离子化合物获得钻井液用固相化学清洁剂，可提高钻井液的抑制能力和钻井液固相的清除效率，实现低固相快速钻井的目的。

本发明提供一种改性阳离子化合物，具有式I结构：

式I中，R为C1～C5的烷基，优选为甲基或乙基；X为卤素；t为0～6之间的任意整数，优选为0、1或2。

本发明提供一种改性阳离子化合物的制备方法，包括以下步骤：

在催化剂存在的条件下，将四烷基二胺与环氧卤丙烷在水中进行反应，得到改性阳离子化合物；所述四烷基二胺为R₂N-CH₂(CH₂)_tCH₂-NR₂；所述四烷基二胺优选为四甲基乙二胺、四乙基乙二胺、四甲基丙二胺或四甲基丁二胺；所述改性阳离子化合物具有式I结构：

其中，R为C1～C5的烷基，优选为甲基或乙基；X为卤素；t为0～6之间的任意整数，优选为0、1或2。

优选地，所述催化剂为季铵盐，如十二烷基二甲基苄基氯化铵或十四烷基二甲基苄基氯化铵。

优选地，所述催化剂用量为四烷基二胺和环氧卤丙烷总质量的0.1％～1％。

优选地，所述制备方法具体包括：将水和四烷基二胺混合后，加入环氧卤丙烷和催化剂，加料用时为30～60分钟，加完后于35～60℃下反应3～9小时，得到改性阳离子化合物。