改性壳聚糖作为页岩抑制剂的应用和抗温环保型水基钻井液的应用的制作方法与工艺

文档序号:12910715阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种改性壳聚糖作为钻井液中的页岩抑制剂在油气钻井中的应用,其特征在于,所述改性壳聚糖具有下式(1)所示的改性基团:式(1)其中,R1-R3各自独立地选自C1-C8的烷基,R4选自未取代的或羟基取代的C1-C8的亚烷基;其中,所述改性基团与壳聚糖形成的结构单元为下式(2)所示的结构单元:式(2)2.根据权利要求1所述的应用,其中,以所述改性壳聚糖总重量为基准,所述式(2)所示的结构单元的含量为40重量%以上。3.根据权利要求2所述的应用,其中,以所述改性壳聚糖总重量为基准,所述式(2)所示的结构单元的含量为50-90重量%。4.根据权利要求3所述的应用,其中,以所述改性壳聚糖总重量为基准,所述式(2)所示的结构单元的含量为60-85重量%。5.根据权利要求4所述的应用,其中,以所述改性壳聚糖总重量为基准,所述式(2)所示的结构单元的含量为65-80重量%。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的应用,其中,R1-R3各自独立地选自C1-C6的烷基,R4选自未取代的或羟基取代的C1-C6的亚烷基。7.根据权利要求6所述的应用,其中,R1-R3各自独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基和正丁基,R4选自-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-(CH2)2-CH2-、-CH(OH)-、-CH2-CH(OH)-、-CH(OH)-CH2-、-CH2-CH(OH)-CH2-、-CH(OH)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH(OH)-、-CH2-CH2-CH(OH)-CH2-或-CH2-CH(OH)-CH2-CH2-。8.根据权利要求1-5中任意一项所述的应用,其中,所述改性壳聚糖的数均分子量为20000-80000。9.根据权利要求8所述的应用,其中,所述改性壳聚糖的数均分子量为40000-70000。10.根据权利要求9所述的应用,其中,所述改性壳聚糖的数均分子量为50000-60000。11.根据权利要求1-5中任意一项所述的应用,其中,所述改性壳聚糖的制备方法包括:(1)在碱性化合物存在下,在溶剂中,将壳聚糖进行碱化处理;(2)将所述碱化处理后的产物与提供所述改性基团的铵盐进行季铵化反应。12.根据权利要求11所述的应用,其中,步骤(1)中,所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种;相对于100重量份的壳聚糖,所述碱性化合物的用量为2-8重量份。13.根据权利要求11所述的应用,其中,步骤(1)中,所述溶剂为异丙醇、甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种;相对于100重量份的壳聚糖,所述溶剂的用量为800-2000重量份。14.根据权利要求13所述的应用,其中,步骤(1)中,相对于100重量份的壳聚糖,所述溶剂的用量为900-1500重量份。15.根据权利要求11所述的应用,其中,步骤(2)中,所述铵盐为3-氯丙基三甲基氯化铵、3-氯丙基三乙基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三乙基氯化铵和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或多种;相对于100重量份的壳聚糖,所述铵盐的用量为40-200重量份。16.根据权利要求15所述的应用,其中,步骤(2)中,相对于100重量份的壳聚糖,所述铵盐的用量为80-150重量份。17.根据权利要求16所述的应用,其中,步骤(2)中,相对于100重量份的壳聚糖,所述铵盐的用量为100-120重量份。18.根据权利要求12-17中任意一项所述的应用,其中,步骤(1)中,所述碱化处理的条件包括:温度为40-70℃,时间为2-8h;步骤(2)中,所述季铵化反应的条件包括:温度为65-90℃,时间为2-6h。19.根据权利要求1所述的应用,其中,所述油气钻井为页岩气钻井。20.一种水基钻井液在油气钻井中的应用,其特征在于,所述水基钻井液含有改性壳聚糖作为页岩抑制剂,所述改性壳聚糖具有下式(1)所示的改性基团:式(1)其中,R1-R3各自独立地选自C1-C8的烷基,R4选自未取代的或羟基取代的C1-C8的亚烷基;其中,所述改性基团与壳聚糖形成的结构单元为式(2)所示的结构单元:式(2)21.根据权利要求20所述的应用,其中,以所述改性壳聚糖总重量为基准,所述式(2)所示的结构单元的含量为40重量%以上。22.根据权利要求21所述的应用,其中,以所述改性壳聚糖总重量为基准,所述式(2)所示的结构单元的含量为50-90重量%。23.根据权利要求22所述的应用,其中,以所述改性壳聚糖总重量为基准,所述式(2)所示的结构单元的含量为60-85重量%。24.根据权利要求23所述的应用,其中,以所述改性壳聚糖总重量为基准,所述式(2)所示的结构单元的含量为65-80重量%。25.根据权利要求20所述的应用,其中,所述改性壳聚糖的数均分子量为20000-80000。26.根据权利要求25所述的应用,其中,所述改性壳聚糖的数均分子量为40000-70000。27.根据权利要求26所述的应用,其中,所述改性壳聚糖的数均分子量为50000-60000。28.根据权利要求20-27中任意一项所述的应用,其中,R1-R3各自独立地选自C1-C6的烷基,R4选自未取代的或羟基取代的C1-C6的亚烷基。29.根据权利要求28所述的应用,其中,R1-R3各自独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基和正丁基,R4选自-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-(CH2)2-CH2-、-CH(OH)-、-CH2-CH(OH)-、-CH(OH)-CH2-、-CH2-CH(OH)-CH2-、-CH(OH)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH(OH)-、-CH2-CH2-CH(OH)-CH2-或-CH2-CH(OH)-CH2-CH2-。30.根据权利要求20-27中任意一项所述的应用,其中,所述改性壳聚糖的制备方法包括:(1)在碱性化合物存在下,在溶剂中,将壳聚糖进行碱化处理;(2)将所述碱化处理后的产物与提供所述改性基团的铵盐进行季铵化反应。31.根据权利要求30所述的应用,其中,步骤(1)中,所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种;步骤(1)中,相对于100重量份的壳聚糖,所述碱性化合物的用量为2-8重量份。32.根据权利要求30所述的应用,其中,步骤(1)中,所述溶剂为异丙醇、甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种;相对于100重量份的壳聚糖,所述溶剂的用量为800-2000重量份。33.根据权利要求32所述的应用,其中,相对于100重量份的壳聚糖,所述溶剂的用量为900-1500重量份。34.根据权利要求30所述的应用,其中,步骤(2)中,所述铵盐为3-氯丙基三甲基氯化铵、3-氯丙基三乙基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三乙基氯化铵和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或多种;相对于100重量份的壳聚糖,所述铵盐的用量为40-200重量份。35.根据权利要求34所述的应用,其中,相对于100重量份的壳聚糖,所述铵盐的用量为80-150重量份。36.根据权利要求35所述的应用,其中,相对于100重量份的壳聚糖,所述铵盐的用量为100-120重量份。37.根据权利要求30所述的应用,其中,步骤(1)中,所述碱化处理的条件包括:温度为40-70℃,时间为2-8h;步骤(2)中,所述季铵化反应的条件包括:温度为65-90℃,时间为2-6h。38.根据权利要求20所述的应用,其中,相对于100重量份的所述水基钻井液中的水,所述改性壳聚糖的用量为1-3重量份。39.根据权利要求20所述的应用,其中,所述油气钻井为页岩气钻井。
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