[发明专利]适用作超分子页岩抑制剂的改性聚组氨酸及其制备方法和在水基钻井液中的应用

说明书

本发明涉及水基钻井液领域，具体涉及适用作超分子页岩抑制剂的改性聚组氨酸及其制备方法和在水基钻井液中的应用。该改性聚组氨酸的组氨酸聚合主链上含有式(1)所示的连接有改性基团的结构单元，所述组氨酸聚合主链的组氨酸聚合度为6‑9。本发明提供的该改性聚组氨酸是一种可降解的生物材料，具有环境友好的优点；在用作页岩抑制剂时，通过其超分子性质，可以有效地抑制页岩中最主要的膨胀矿物蒙脱石的水化膨胀，表示出优异的抑制效果且其抗温性高。

技术领域

本发明涉及水基钻井液领域，具体涉及适用作超分子页岩抑制剂的改性聚组氨酸及其制备方法和在水基钻井液中的应用。

背景技术

页岩气的勘探开发促进了我国调整能源结构的升级调整，加速了我国从“油”迈入“气”的步伐，推动了能源向更加清洁的方向发展。在页岩气的钻探过程中，由于页岩的水敏性，页岩气的钻探多采用油基钻井液。虽然，油基钻井液在抑制页岩水化膨胀，防止井壁失稳方面有着十分优良的性能。但油基钻井液存在成本高、污染大、处理难等问题，随着环保观念的不断深入，研发出具备良好页岩抑制性能的水基钻井液来取代油基钻井液势在必行。而用于页岩气钻探的水基钻井液关键技术之一就是页岩抑制剂。

氯化钾(KCl)作为页岩抑制剂由于其成本不高，抑制效果明显曾得到广泛应用，但因其较高的加量，若不经处理会对生态环境造成影响。为了减少对环境的影响，胺类阳离子及其衍生物被用来作为页岩抑制剂，但胺类抑制剂的性能受pH影响，这不利于在现场的应用。随后，聚醚胺以其较好的抑制性能被作为页岩抑制剂，并在其基础上形成了高性能水基钻井液，但聚醚胺的热稳定性不佳，在高温下会水解失效。还有一些丙烯酰胺类聚合物也被用作页岩抑制剂，但也存在不环保或者抑制性不佳等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用作超分子页岩抑制剂的改性聚组氨酸及其制备方法和在水基钻井液中的应用，该改性聚组氨酸作为页岩抑制剂具有环境友好、抑制效果良好并且稳定的优点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种适用作超分子页岩抑制剂的改性聚组氨酸，其特征在于，该改性聚组氨酸的组氨酸聚合主链上含有式(1)所示的连接有改性基团的结构单元；

所述组氨酸聚合主链的组氨酸聚合度为6-9；

式(1)

各个R¹各自独立地选自C1-C6的烷基；X选自卤素；R²选自羟基取代的C3-C10的亚烷基。

本发明第二方面提供上述改性聚组氨酸的制备方法，该方法包括：

(1)在碱性条件下，将组氨酸或其盐进行脱水缩合反应，得到聚组氨酸；

(2)在含水溶剂中，将式(1’)所示的化合物和聚组氨酸进行接触反应；

式(1’)

Y为卤素，优选为Cl、Br或I。

本发明第三方面提供上述改性聚组氨酸作为超分子页岩抑制剂在水基钻井液中的应用。

本发明第四方面提供一种含有上述改性聚组氨酸作为超分子页岩抑制剂的水基钻井液。

本发明第五方面提上述水基钻井液在油气钻井中的应用。

本发明提供的该改性聚组氨酸是一种可降解的生物材料，具有环境友好的优点；在用作页岩抑制剂时，通过其超分子性质，可以有效地抑制页岩中最主要的膨胀矿物蒙脱石的水化膨胀，表示出优异的抑制效果且其抗温性高，将有助于推动水基钻井液在页岩气钻探中的发展，为更好开发页岩气提供有力保障。

具体实施方式