[发明专利]一种环保型低分子量支化聚醚氨页岩插层抑制剂

说明书

一种环保型低分子量支化聚醚氨作为页岩插层抑制剂，属于油气田钻井技术领域，所述低分子量聚醚氨是以带有氨基和醚键的酯类化合物和含有烯键的醚类化合物为原料用一锅合成法或分步合成法合成。所述低分子量支化聚醚氨制成的页岩插层抑制剂是由低分子量支化聚醚氨与水混合配制而成，其中低分子量支化聚醚氨在页岩插层抑制剂中的质量比为0.5％‑3％。本发明提供的低分子量支化聚醚氨制成的页岩插层抑制剂具有良好的生物可降解性，安全无毒，且其抑制性能相比于同类插层抑制剂性能有明显提升，原料易得，价格便宜，提供的合成方法稳定可靠，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及油气田钻井技术领域，具体涉及一种低分子量支化聚醚氨页岩插层抑制剂。

背景技术

井壁不稳一直是钻井过程中需要克服的世界性难题。其经常导致井壁坍塌、缩径、卡钻等复杂事故，增加了钻井时间和钻井成本。据统计数据显示，75％的井壁不稳问题主要发生在泥页岩地层，尤其是水敏性地层，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。油基钻井液虽具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等优点，但是，油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多，使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响，而且与使用水基钻井液相比机械钻速一般较低，以上缺点大大地限制了油基钻井液的推广应用。

近年来随着环保要求的逐渐提高，开发出效果与油基钻井液相当且符合环保要求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。为了克服现有抑制剂的缺点，研究者们在抑制剂方面展开了大量实验研究，但真正被市场所接受的品种不多，尤其是适用于高温高密度且符合环保要求的水基钻井液尚待开发。近年来，醚类物质由于其生物无毒性，安全可降解等优点得到了众人的关注。

目前所研究和应用的聚胺类抑制剂多为线性结构，对于线性聚胺抑制剂而言，其在水中溶解后通常呈无规则的线性构型，当其用于页岩气钻井过程中时，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醚氨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

针对目前的页岩插层抑制剂的的缺点，本发明鉴于上述问题而提供一种环保型支化聚醚氨制成的页岩插层抑制剂，该抑制剂响应了环保要求，且抑制性能相比于同类产品有明显提升，能完全满足各种复杂井况的钻井需求，且合成工艺简单、环保，产率较高，生产成本低廉，适合工业化生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种环保型支化聚醚氨作为页岩插层抑制剂，所述页岩插层抑制剂由低分子量支化聚醚氨与水混合配制而成，其中低分子量支化聚醚氨的质量比为0.5-3％，所述低分子量支化聚醚氨以带有氨基和醚键的酯类化合物，含烯键的醚类化合物为原料，通过一锅合成法或分布合成法合成。

所述一锅合成法的操作步骤如下：将0.1摩尔带有氨基和醚键的酯类化合物(其中所含氨基基团的数目为m)和0.1m摩尔含烯键的醚类化合物分别溶解于80-100ml等量溶剂中，在温度为25-35℃，氮气氛围搅拌的条件下将含烯键的醚类化合物溶液滴加到带有氨基和醚键的酯类化合物溶液中。待滴定完成，升高温度为65-85℃，回流反应4-10h，反应完毕后，旋转蒸发即得到G3低分子量支化聚醚氨。

所述分步合成法的操作步骤如下：

S1、将0.1mol带有氨基和醚键的酯类化合物和0.1mol含烯键的醚类化合物分别溶解于80-100ml等量溶剂中，在温度为25-35℃，氮气氛围搅拌的条件下将含烯键的醚类化合物溶液滴加到带有氨基和醚键的酯类化合物溶液中。待滴定完成，升高温度为65-85℃，回流反应4-10h，反应完毕后，旋转蒸发即得到G1低分子量支化聚醚氨。