[发明专利]一种钻井液用有机硅抑制剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种钻井液用有机硅抑制剂及制备方法。所述有机硅抑制剂的结构式如下：本发明在分子中引入了长碳链，可以在黏土表面形成更有效的疏水膜，提高黏土表面的疏水性，有效提高钻井液的抑制性，包括抑制黏土水化分散、抑制黏土造浆和改善黏土表面亲水性。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，进一步地说，是涉及一种钻井液用有机硅抑制剂及制备方法。

背景技术

井壁失稳现象是在钻井工程中遇到的，也是一个十分复杂的世界性难题。据统计，90％以上的井壁失稳发生在泥页岩地层。对于水基钻井液，利用钻井液抑制剂类抑制泥页岩造浆是最有效的手段。

近年来，相比于聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺钾盐、部分水解聚丙烯腈铵盐、氯化钾等常规抑制剂，聚胺因为其较强的抑制性，被广泛应用在油气勘探开发中。聚胺类抑制剂的抑制性源于其具有较强吸附的胺基，聚胺分子在水溶液中部分解离形成铵正离子，与黏土层间的无机阳离子形成化学势差。在化学势差的驱动下，聚胺分子进入黏土层间，与无机阳离子发生置换，将黏土的片层结构牢固地吸附在一起。胺基硅醇作为聚胺类抑制剂的升级产品，在其分子上引入了硅羟基，可以与黏土的内外表面的硅羟基发生缩合反应，不仅增强了黏土片层结构的吸附作用，而且在一定程度上提高了黏土外表面的疏水性，阻碍并减缓了黏土表面的水化作用。从胺基硅醇分子的结构特征上可以看出，分子链中的疏水性的长碳链是引起黏土表面由亲水性向疏水性转变的主要原因，也是影响胺基硅醇抑制性能的重要因素。从已公布的胺基硅醇类抑制剂的分子结构和性能上来看，现有的胺基硅醇类抑制剂所含的疏水链为1～5个碳的烷基链，且其端基为亲水性基团，尚没有含有长碳链的烷基硅醇类抑制剂的报道。如中国发明专利CN 105670578 A公开了一种胺基硅醇抑制剂，是硅烷类物质，其硅原子直接与羟基相连，带有的长烷基链分布有伯胺和仲胺，其制备的关键在于反应步骤中的第3步，即带有Cl原子的硅烷与伯胺类物质的反应，其烷基链不超过5个烷基，且分子尾端连接的是亲水的胺基。

中国专利CN 104017208 B公开的是一种以胺类化合物(包括聚醚胺、多乙烯多胺或烷基胺)和环氧类化合物(环氧氯丙烷、环氧氯乙烷、环氧乙烷或环氧丙烷)为原料，通过环氧基团的开环聚合反应，制备的一种聚胺类抑制剂。该处理剂是以胺基、羟基和醚键作为吸附基团，使分子链吸附在黏土颗粒表面，从而形成致密保护膜，防止黏土水化。该专利对其抑制性能进行了评价，但并未对如何吸附、怎样吸附和吸附效果进行性评述，只是验证其抑制效果较好。

文献《新型胺基硅醇抑制剂性能评价》(《石油化工应用》2015年12月)提供了一种胺基硅醇抑制剂的分子结构，阐述了反应机理，并未给出具体的制备方法。该分子具有作为化学吸附基团的硅羟基，且带有长烷基链(推测R为长烷基链)，使得分子在黏土表面形成疏水层，阻止和减缓黏土表面的水化作用。

从已公布的胺基硅醇类抑制剂的分子结构和性能上来看，现有的胺基硅醇类抑制剂所含的疏水链为1～5个碳的烷基链，且其端基为亲水性基团，现有胺基硅醇类抑制剂只是强调在聚醚胺分子或多烯多胺分子的基础上引入硅氧烷或硅羟基，以提高分子的吸附性，但是，疏水链长度有限，提高黏土表面疏水性的能力是有限。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种钻井液用有机硅抑制剂及制备方法。在分子中引入了长碳链，可以在黏土表面形成更有效的疏水膜，提高黏土表面的疏水性，可以有效提高钻井液的抑制性，包括抑制黏土水化分散、抑制黏土造浆和改善黏土表面亲水性。

本发明的目的之一是提供一种钻井液用有机硅抑制剂。

所述有机硅抑制剂的结构式如下：

R为

x为3～17的整数；优选为11，13，15，17；

n为0～5的整数，优选为0，1，2，3；