钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于深层、中高温为主要特征的油气田钻井技术领域，特别涉及一种钻井 液用低分子量聚胺页岩抑制剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 页岩抑制剂是钻井液添加剂中最常见的一种，不同形式的页岩抑制剂在体系中会 发生复杂的化学和物理反应。近年来，大量的工作关于寻找控制钻井液与黏土矿物之间的 作用规律已经完成，油田化学领域重要的进展是页岩抑制剂抑制页岩膨胀的优势，用不同 类型的页岩抑制剂加入到钻井液体系中来控制活性的黏土矿物。
[0003] 氯化钾作为最典型的无机盐类页岩抑制剂，相较于其他无机盐能够与黏土矿物以 化学和物理方式稳定的结合，从而起抑制作用。胺类化合物自身具有抑制特性，因此逐渐取 代无机盐，作为添加剂广泛的应用在钻井液中，提高抑制黏土膨胀的效率。而聚胺页岩抑制 剂因其结构中具有至少1〇〇个多元活性胺点，有足够长的链桥接在黏土表面被称为长久的 黏土稳定剂；但是如果聚胺分子量非常大，如高于1 X 105~10 6,就会具有很大的分子尺寸， 不能像低碳链的季胺盐一样穿透进入黏土层间，导致吸附只能发生在黏土表面而使页岩水 化膨胀率增高。因此，研发具有合适分子量的聚胺页岩抑制剂具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种不但能显著提高钻井液体系的抑制性能，且耐温达到 160°C以上的钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂的制备方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所述钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂，包括下述步 骤：
[0006] (1)向反应器内加入摩尔比为1:1. 2~1. 5的聚乙二醇和亚硫酰氯，搅拌至二者混 合均匀后加入碱溶液调节溶液pH至8~10,升温至75~80°C加热回流反应3~5h，得到 中间体聚氯代乙烷；
[0007] (2)在氮气保护状态下，向反应器中加入摩尔比为1:4~6的经步骤⑴制得的中 间体聚氯代乙烷和氨水，升温至110~120°C，反应5~6h，得到聚乙二胺和氯化铵的固体 混合物；
[0008] (3)继续向反应器器中加入占所述聚乙二胺和氯化铵的固体混合物总质量 0. 25%~1%的吩噻嗪，再加入三倍于所述聚乙二胺和氯化铵的固体混合物总摩尔数的盐 酸，常温下反应1~3h，得到粘稠固-液混合物；
[0009] (4)将经步骤（3)得到的粘稠固-液混合物在105°C下烘干为固体，即得到无色固 体聚胺页岩抑制剂产品。
[0010] 其中，所述吩噻嗪作为稳定剂，使聚乙二胺在后续反应中反应更加稳定，减少反应 损失。
[0011] 优选地，所述聚乙二醇为分子量为400、2000、3000、6000、8000、12000的聚乙二醇 中的一种。
[0012] 优选地，所述碱溶液为浓度为0. 5~2mol/L弱碱溶液，所述弱碱为碳酸钠、碳酸氢 钠或吡啶。
[0013] 所述盐酸为36 %~38wt %的浓盐酸。
[0014] 该钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂制备方法中合成过程发生的化学反应的通 式如下所示：
【主权项】
1. 一种钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 向反应釜内加入摩尔比为1:1. 2~1. 5的聚乙二醇和亚硫酰氯，搅拌至二者混合均 匀后加入碱溶液调节溶液pH至8~10,升温至75~80°C加热回流反应3~5h，得到中间 体聚氯代乙烷； (2) 在氮气保护状态下，向反应器中加入摩尔比为1:4~6的经步骤⑴制得的中间体 聚氯代乙烷和氨水，升温至110~120°C，反应5~6h，停止加热，得到聚乙二胺和氯化铵的 固体混合物； (3) 继续向反应器器中加入占所述聚乙二胺和氯化铵的固体混合物总质量0.25%~ 1 %的吩噻嗪，再加入三倍于所述聚乙二胺和氯化铵的固体混合物总摩尔数的盐酸，常温下 反应1~3h，得到粘稠固-液混合物； (4) 将经步骤（3)得到的粘稠固-液混合物烘干为固体，即得到无色固体聚胺页岩抑制 剂产品。
2. 根据权利要求1所述的钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂的制备方法，其特征在 于，所述聚乙二醇为分子量为400、2000、3000、6000、8000、12000的聚乙二醇中的一种。
3. 根据权利要求1所述的钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂的制备方法，其特征在 于，所述碱溶液为浓度为〇. 5~2mol/L弱碱溶液，所述弱碱为碳酸钠、碳酸氢钠或吡啶。
4. 根据权利要求1所述的钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂的制备方法，其特征在 于，所述盐酸为36 %~38wt %的浓盐酸。
5. 根据权利要求1所述的钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂的制备方法，其特征在 于，步骤（4)中所述烘干操作为在105°C条件下烘干至固体。
【专利摘要】本发明公开了一种钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂，包括下述步骤:向反应釜内加入一定量聚乙二醇和亚硫酰氯，调节溶液pH至8～10，加热得到中间体聚氯代乙烷；氮气保护，向反应器中加入一定量的中间体聚氯代乙烷和氨水，加热反应得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物；继续向反应器器中依次加入吩噻嗪盐酸，常温下反应得到粘稠固-液混合物；经烘干后即得到无色固体聚胺页岩抑制剂产品；使用该方法制备的该钻井液用低分子量聚胺页岩抑制剂分子量控制在500～12000之间，耐温达到160℃以上，能够显著提高钻井液体系抑制性能同时与体系其它处理剂配伍性良好，适用于深层、中高温为主要特征的油气田钻井中。
【IPC分类】C09K8-035, C08G65-48, C08G65-34
【公开号】CN104830290
【申请号】CN201510216719
【发明人】刘音, 李洪俊, 周振良
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月30日