一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑及其制備方法，其由下述原料制備而得，糖類化合物、橋連劑及多胺基化合物為主要原料，在去離子水中、以催化劑作用下經(jīng)醚化反應(yīng)制備而得。本發(fā)明鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑是由糖類化合物、橋連劑及多胺基化合物通過醚化反應(yīng)制備而得，其產(chǎn)物中糖類化合物分子鏈上連接豐富的胺基基團(tuán)，能夠與地層黏土礦物發(fā)生多點(diǎn)吸附的作用，改善水基鉆井液抑制性能。
【專利說明】
-種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑及其制備方法，設(shè)及石油、天 然氣及非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 提高鉆井液的抑制性是維持油氣井井壁穩(wěn)定的有效手段，尤其在非常規(guī)油氣開發(fā) 過程中，提高鉆井液的抑制性尤為重要。鉆井過程由于水敏性地層水化膨脹引發(fā)的井壁失 穩(wěn)，是從事石油、天然氣資源勘探開發(fā)科研人員重點(diǎn)攻關(guān)方向。
[0003] 經(jīng)化學(xué)改性得到的陽離子化糖類陽離子化合物，可通過靜電吸附、嵌入黏±晶層， 被證明是一類有效的鉆井液抑制劑。由相關(guān)專利中，該類抑制劑主要是借鑒糖類季錠鹽型 表面活性劑的方法制備而得，即W糖類化合物為主要原料，在橋連劑和催化劑作用下，合成 的一種季錠鹽類化合物，其陽離子性來自于季錠鹽。該類化合物受糖類化合物反應(yīng)中屯、數(shù) 量、橋連和叔胺化效率的影響，難W獲得高陽離子密度的糖類季錠鹽，因此無法充分發(fā)揮產(chǎn) 品的性能優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，在糖類化合物有限 的反應(yīng)中屯、上，引入多胺基化合物，提高糖類化合物分子鏈中陽離子基團(tuán)密度，起到改善鉆 井液抑制性能的目的。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑的制備方法， 該方法W水為溶劑，所設(shè)及原料工藝安全環(huán)保、易于工業(yè)化，所獲得產(chǎn)品性能穩(wěn)定。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，由下述原料制備而得，糖類化合物、橋連 劑及多胺基化合物為主要原料，在去離子水中、W催化劑作用下經(jīng)酸化反應(yīng)制備而得;所述 的橋連劑、催化劑、去離子水質(zhì)量比為，橋連劑:催化劑:去離子水= 1:0.05-0.1:2.5-5;所 述的去離子水與糖類化合物的質(zhì)量比為，去離子水:糖類化合物=1:1-2.5;所述的多胺基 化合物與糖類化合物質(zhì)量比為，多胺基化合物:糖類化合物=1:1-1.05。
[000引所述的橋連劑為環(huán)氧氯丙烷、甲基環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧漠丙烷中的任一種或混合物；
[0009] 所述的催化劑為對(duì)甲苯橫酸、十二烷基苯橫酸、氨基橫酸中的一種或混合物；
[0010] 所述的糖類化合物為無水葡萄糖、一水葡萄糖、a-甲基葡萄糖武中的任一種或混 合物。
[0011] 所述的多胺基化合物為多乙締多胺、聚乙締亞胺（Mw = 300 )、聚乙締亞胺（Mw = 600)、聚乙締亞胺(Mw = 1800)、聚乙締亞胺(Mw = 3500)、聚乙締亞胺(Mw = 20000)、聚乙締亞 胺(Mw = 30000)、聚乙締亞胺(Mw = 50000)、聚乙締亞胺(Mw = 70000)中的任一種或混合物。
[0012] -種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑的制備方法，包括W下步驟：
[001引（1)將橋連劑、催化劑、去離子水按上述質(zhì)量比加入到四口瓶中，并將此四口瓶固 定在帶有回流冷凝、機(jī)械攬拌和控溫裝置的鐵架臺(tái)上；
[0014] (2)開動(dòng)攬拌、控溫和回流冷凝裝置，設(shè)定攬拌速度為100-2(K)r/min，溫度控制為 85-95 °C，攬拌反應(yīng)5-化；
[0015] (3)攬拌狀態(tài)下，按上述質(zhì)量比將糖類化合物緩慢加入到步驟(2)所得溶液中，維 持反應(yīng)蓋內(nèi)溫度為85-95°C、攬拌速度為100-2(K)r/min、保溫反應(yīng)3-化后，反應(yīng)蓋內(nèi)降至室 溫；
[0016] (4)攬拌狀態(tài)下，按上述質(zhì)量比將多胺基化合物緩慢倒入步驟(4)所得溶液中，維 持溫度為120-130°C、攬拌速度為200-3(K)r/min、保溫?cái)埌璺磻?yīng)3-化后，冷卻至室溫，得到淡 黃至深褐色粘稠狀物質(zhì)，即為本發(fā)明鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑。
[0017] 所述的步驟（1)中的橋連劑為環(huán)氧氯丙烷、甲基環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧漠丙烷中的任一 種或混合物；
[0018] 所述的步驟（1)中的催化劑為對(duì)甲苯橫酸、十二烷基苯橫酸、氨基橫酸中的一種或 混合物；
[0019] 所述的步驟(3)中的糖類化合物為無水葡萄糖、一水葡萄糖、a-甲基葡萄糖武中的 任一種或混合物。
[0020] 所述的步驟(4)中的多胺基化合物為多乙締多胺、聚乙締亞胺(Mw = 300)、聚乙締 亞胺（Mw = 600)、聚乙締亞胺（Mw =1800)、聚乙締亞胺（Mw = 3500)、聚乙締亞胺（Mw = 20000)、聚乙締亞胺(Mw = 30000)、聚乙締亞胺(Mw = SOOOO)、聚乙締亞胺(Mw = 70000)中的 任一種或混合物。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 本發(fā)明鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑是由糖類化合物、橋連劑及多胺基化合 物通過酸化反應(yīng)制備而得，其產(chǎn)物中糖類化合物分子鏈上連接豐富的胺基基團(tuán)，能夠與地 層黏±礦物發(fā)生多點(diǎn)吸附的作用，改善水基鉆井液抑制性能。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面列舉具體實(shí)施例，W說明本發(fā)明所述的產(chǎn)品及其制備過程。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 47.760g環(huán)氧氯丙烷、4.776g對(duì)甲苯橫酸和119.400g去離子水轉(zhuǎn)移至帶回流冷凝、 控溫?cái)埌柩b置的反應(yīng)蓋中。設(shè)定攬拌速度為10化/min、溫度為85°C、保溫反應(yīng)化。維持?jǐn)埌?速度為l(K)r/min，將38.20地?zé)o水葡萄糖加入到上述反應(yīng)蓋中，85°(：保溫反應(yīng)化，反應(yīng)蓋降 至室溫。攬拌狀態(tài)下將47.760g多乙締多胺倒入反應(yīng)蓋中，控制反應(yīng)蓋內(nèi)溫度為120°C，保溫 反應(yīng)化后，即得到本發(fā)明鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，計(jì)為Inhibitor-I。
[00%] 實(shí)施例2
[0027] 47.760g甲基環(huán)氧氯丙烷、2.38?十二烷基苯橫酸和143.280g去離子水轉(zhuǎn)移至帶 回流冷凝、控溫?cái)埌柩b置的反應(yīng)蓋中。設(shè)定攬拌速度為20化/min、溫度為95°C、保溫反應(yīng)化。 維持?jǐn)埌杷俣葹?0化/min，將42.98?-水葡萄糖加入到上述反應(yīng)蓋中，95 °C保溫反應(yīng)化， 反應(yīng)蓋降至室溫。攬拌狀態(tài)下將50.14?聚乙締亞胺(Mw = 300)倒入反應(yīng)蓋中，控制反應(yīng)蓋 內(nèi)溫度為130°C，保溫反應(yīng)化后，即得到本發(fā)明鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，計(jì)為 Inhibitor-2。
[0028] 實(shí)施例3
[00巧]47.760g環(huán)氧漠丙烷、4.OOOg氨基橫酸和130.500g去離子水轉(zhuǎn)移至帶回流冷凝、控 溫?cái)埌柩b置的反應(yīng)蓋中。設(shè)定攬拌速度為15化/min、溫度為90°C、保溫反應(yīng)4h。維持?jǐn)埌杷?度為15化/min,將20.500g無水葡萄糖和20.OOOga-甲基葡萄糖武加入到上述反應(yīng)蓋中，90 °(：保溫反應(yīng)地，反應(yīng)蓋降至室溫。攬拌狀態(tài)下將49.500g聚乙締亞胺(Mw = 600)倒入反應(yīng)蓋 中，控制反應(yīng)蓋內(nèi)溫度為125°C，保溫反應(yīng)地后，即得到本發(fā)明鉆井液用高密度陽離子糖類 抑制劑，計(jì)為Inhibitor-So
[0030] 實(shí)施例4-9
[0031] 實(shí)施例4-9的所述的步驟如實(shí)施例1，所需原料配比和反應(yīng)條件見表1和表2。
[0032] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)及效果通過試驗(yàn)驗(yàn)證如下：
[0033] 巖屑滾動(dòng)回收實(shí)驗(yàn)步驟如下：
[0034] (1)量取1 % 的本發(fā)明產(chǎn)品Inhibitor-I、InMbito;r-2、InMbitor-S于350mL清水 中，高速攬拌5min備用；
[0035] (2)粒徑介于2.0~5.Omm之間的巖屑于103°C下干燥地后，降至室溫備用；
[0036] (3)稱取20g上述巖屑放入老化罐，并倒入清水。
[0037] (4)上述老化罐密封后，經(jīng)150°C下滾動(dòng)1加降溫后取出。用孔徑0.42mm篩回收巖 屑，并于103°C下干燥地，降至室溫稱量回收巖屑質(zhì)量；
[0038] (5)按照式1計(jì)算頁巖回收率R。
[0039] R=GiZGoX 100% (式 1)
[0040] 式中；
[0041] GO:頁巖質(zhì)量，g
[0042] Gl:回收后的頁巖質(zhì)量，g
[0043] R:頁巖回收率，％
[0044] 本發(fā)明所述部分產(chǎn)品降濾失性能及巖屑滾動(dòng)回收性能評(píng)價(jià)結(jié)果見表3,由表3可 知，本發(fā)明鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，對(duì)頁巖的滾動(dòng)回收率達(dá)到90% W上，抗溫可 達(dá) 150°C。
[0045] W上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描 述的技術(shù)方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可W對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換， W達(dá)到相同的技術(shù)效果。只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0046] 表1實(shí)施例4~9步驟(1)~(2)的原料配比和反應(yīng)條件
[0047]
[(
[(
[0050]表3降濾失性能及頁巖滾動(dòng)回收率
[0化1 ]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，其特征在于由下述原料制備而得，糖類化 合物、橋連劑及多胺基化合物為主要原料，在去離子水中、以催化劑作用下經(jīng)醚化反應(yīng)制備 而得;所述的橋連劑、催化劑、去離子水質(zhì)量比為，橋連劑:催化劑:去離子水=1: 0.05-0.1: 2.5-5;所述的去離子水與糖類化合物的質(zhì)量比為，去離子水:糖類化合物=1: 1-2.5;所述 的多胺基化合物與糖類化合物質(zhì)量比為，多胺基化合物:糖類化合物=1: 1-1.05。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，其特征在于所述的 橋連劑為環(huán)氧氯丙烷、甲基環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷中的任一種或混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，其特征在于所述的 催化劑為對(duì)甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸中的一種或混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，其特征在于所述的 糖類化合物為無水葡萄糖、一水葡萄糖、甲基葡萄糖甙中的任一種或混合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑，其特征在于所述的 多胺基化合物為多乙稀多胺、聚乙稀亞胺(Mw=300)、聚乙稀亞胺(Mw=600)、聚乙稀亞胺(Mw= 1800)、聚乙稀亞胺(Mw=3500)、聚乙稀亞胺(Mw=20000)、聚乙稀亞胺(Mw=30000)、聚乙稀亞 胺(Mw=50000)、聚乙稀亞胺(Mw=70000)中的任一種或混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑的制備方法，其特征 在于包括以下步驟： (1) 將橋連劑、催化劑、去離子水按上述質(zhì)量比加入到四口瓶中，并將此四口瓶固定在 帶有回流冷凝、機(jī)械攪拌和控溫裝置的鐵架臺(tái)上； (2) 開動(dòng)攪拌、控溫和回流冷凝裝置，設(shè)定攪拌速度為100-200 r/min，溫度控制為85-95 °C，攪拌反應(yīng)5-6 h; (3) 攪拌狀態(tài)下，按上述質(zhì)量比將糖類化合物緩慢加入到步驟(2)所得溶液中，維持反 應(yīng)釜內(nèi)溫度為85-95 °C、攪拌速度為100-200 r/min、保溫反應(yīng)3-5 h后，反應(yīng)釜內(nèi)降至室 溫； (4) 攪拌狀態(tài)下，按上述質(zhì)量比將多胺基化合物緩慢倒入步驟(4)所得溶液中，維持溫 度為120-130 °C、攪拌速度為200-300 r/min、保溫?cái)嚢璺磻?yīng)3-5 h后，冷卻至室溫，得到淡 黃至深褐色粘稠狀物質(zhì)，即為本發(fā)明鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑的制備方法，其特征 在于所述的步驟(1)中的橋連劑為環(huán)氧氯丙烷、甲基環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷中的任一種或 混合物。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑的制備方法，其特征 在于所述的步驟(1)中的催化劑為對(duì)甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸中的一種或混合 物。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑的制備方法，其特征 在于所述的步驟(3)中的糖類化合物為無水葡萄糖、一水葡萄糖、α_甲基葡萄糖甙中的任一 種或混合物。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉆井液用高密度陽離子糖類抑制劑的制備方法，其特征 在于所述的步驟(4)中的多胺基化合物為多乙烯多胺、聚乙烯亞胺(Mw=300)、聚乙烯亞胺 (Mw=600)、聚乙稀亞胺(Mw=1800)、聚乙稀亞胺(Mw=3500)、聚乙稀亞胺(Mw=20000)、聚乙稀
【文檔編號(hào)】C09K8/035GK105838342SQ201610261901
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月24日
【發(fā)明人】馬誠(chéng), 黃金, 林子揚(yáng), 孔寶瑩
【申請(qǐng)人】遼寧石油化工大學(xué)