[发明专利]一种超低分子量支化叔胺型聚胺制成的页岩插层抑制剂

说明书

一种超低分子量支化叔胺型聚胺制成的页岩插层抑制剂，由超低分子量支化叔胺型聚胺与水按比例混合配制而成，所述超低分子量支化叔胺型聚胺由多胺类化合物与含有烯键的叔胺类化合物采用分步合成法或一锅合成法制得，其中，多胺类化合物为烷基二胺、多乙烯多胺和低分子量多胺中的一种。本发明提供的超低分子量支化叔胺型聚胺无毒无害，其合成方法简单、产率较高、原料简单易得，适合大规模工业化生产，配制而成的页岩插层抑制剂相对于同类产品的抑制效果有明显提升，能有效降低由于泥页岩水化分散发生井壁不稳定的发生概率，完全满足各种复杂井况的钻井需求。

技术领域

本发明属于油气田钻井技术领域，具体涉及一种超低分子量支化叔胺型聚胺制成的页岩插层抑制剂。

背景技术

井壁不稳定经常导致井壁坍塌、缩径、卡钻等井下复杂事故，增加了钻井时间和钻井成本。75％的井壁不稳定主要发生在泥页岩地层，特别是水敏性地层。页岩地层黏土矿物含量高，页岩气水平井水平段长，钻井液与地层接触的时间长，页岩水化更严重，井壁失稳更加突出。油基钻井液虽然在井壁稳定、润滑防卡、抑制页岩水化膨胀和地层造浆以及快速钻井等方面有明显的优势，但由于其对环境污染严重、处理成本过高而渐渐使国内外研究者将目光聚焦在水基钻井液上，因此开发研究出效果与油基钻井液相当的水基钻井液来代替油基钻井液是当前钻井液技术发展的一种趋势。

为实现水基钻井液代替油基钻井液，必须首先做到水基钻井液能像油基钻井液那样完全抑制黏土矿物的水化。聚胺类高性能钻井液体系是符合钻井过程多方面要求并认为可替代油基钻井液的新型环保型钻井液，国内外研究表明，以胺类单体为主要7原料的聚胺类抑制剂已经被广泛应用于水基钻井液体系，并且取得了较好的抑制效果，但目前所研究和应用的聚胺类抑制剂多为线性结构。而高分子量的线性聚胺抑制剂在水中溶解后通常呈无规线团的构型，使得其与页岩粘土作用时在粘土上的缠绕、包被是不均匀的，容易造成重复吸附或者没有吸附。与此同时，作用基团一般存在于分子链的两端，使得一个分子链通常只含有两个作用基团，在这种情况下线性聚胺抑制剂的作用效果也往往存在一定的局限性。并且高分子量的聚胺化合物难以进入粘土层间，使得其抑制性能被限制。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种超低分子量支化叔胺型聚胺制成的页岩插层抑制剂，本发明具有无毒无害、产率高，相对于同类产品效果更好等特点。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种超低分子量支化叔胺型聚胺制成的页岩插层抑制剂，由超低分子量支化叔胺型聚胺和水混合配置而成，其中超低分子量支化叔胺型聚胺在页岩插层抑制剂中的质量百分比为0.5-10％，所述超低分子量支化叔胺型聚胺以多胺类化合物和含有烯键的叔胺类化合物为原料、用分步合成法或一锅法合成，其理想的、完全支化的结构式为如下之一：

其中，R₁、R₂分别为C₁-C₄烷基；n₁为1-10；n₂为1-5；n为1-5；m为1-4。

进一步的，所述超低分子量支化叔胺型聚胺的分步合成法为以下步骤：

S1、将0.1摩尔的多胺类化合物与0.1摩尔含有烯键的叔胺类化合物分别溶解在80-110mL的等量溶剂中，在10-40℃条件下将含有烯键的叔胺类化合物的溶液逐滴加入多胺类化合物的溶液中，滴加完后，再升温至90-100℃，加热回流反应4-12h，反应完毕后，旋蒸至干，即得到G1超低分子量叔胺型聚胺化合物；

S2、将步骤S1制备的G1超低分子量支化叔胺型聚胺与1摩尔份含有烯键的叔胺类化合物分别溶解在80-110mL等量溶剂中，在10-40℃条件下将含有烯键的叔胺类化合物的溶液逐滴加入G1超低分子量支化叔胺型聚胺的溶液中，滴加完后，再升温至90-100℃，加热回流反应4-16h，反应完毕后旋蒸至干即得到G2超低分子量支化叔胺型聚胺；