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一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法

文檔序號:8245865閱讀:476來源:國知局
一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法,具體地說涉及一種具 有降濾失性能的胺基頁巖抑制劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉆探工程中,所遇地層75%為泥頁巖地層,約90%的井壁不穩(wěn)定問題都發(fā)生在泥頁 巖井段,由此可以看出,頁巖抑制對于鉆探工程的重要。當前應用的頁巖抑制劑主要為低分 子聚醚胺、聚醚胺衍生物或其混合物,其中端胺基聚醚,如D230、D400已成功用于鉆井液體 系中。實驗結(jié)果表明,由端氨基聚醚配制的鉆井液體系能夠有效抑制活性泥頁巖的水化、分 散及膨脹,提供良好的井壁穩(wěn)定性;包被鉆屑,提高巖屑整體性,清潔井眼;減小扭矩,具有 良好的潤滑防卡性能,起下鉆順利;能大幅度降低軟泥巖對鉆柱的黏附,防止鉆頭泥包,提 高機械鉆速;并且無生物毒性,能夠成為替代油基鉆井液的優(yōu)質(zhì)水基鉆井液。
[0003] 端胺基聚醚的合成方法主要有2種,一是催化還原胺化法,從聚醚多元醇的末端 羥基著手,通過氨解反應用氨(胺)基取代其末端羥基;二是從聚醚多元醇末端羥基的活潑 氫著手,用帶有易離去或不飽和基團(一 NC0、一 NO2、一 CN等)的化合物與活潑氫作用進行 封端,然后通過相應的處理后得到端胺基聚醚,這一類方法包括水解法、氰烷基化法、硝基 封端法等。US4313004應用氰烷基化法,即醇類與腈類反應生成端氰基醚,再加氫還原制備 了端胺基聚醚。上述兩種方法反應原料涉及液氨、腈類等強腐蝕性、高毒物質(zhì),反應所需的 壓力、溫度較高,對設(shè)備要求高,反應條件極為苛刻;反應原料的選擇也給后處理帶來諸多 麻煩。
[0004] CN201110313847. 1公開一種陽離子聚胺類聚合物及其制備方法和應用。該陽離 子聚胺類聚合物含有雙主鏈、可形成網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。一種陽離子聚胺類聚合物的制備方法,以 端二胺、環(huán)醚、環(huán)氧氯丙烷為原料,首先在攪拌及60-100°C條件下向端二胺中滴加環(huán)醚,端 二胺與滴加的環(huán)醚摩爾比為1 :2,反應l_4h生成結(jié)構(gòu)式為(II)的化合物,然后將溫度升至 90-150°C,攪拌條件下滴加環(huán)氧氯丙烷,滴加的環(huán)氧氯丙烷與端二胺的摩爾比為2:1,待反 應體系出現(xiàn)增稠現(xiàn)象時,至少維持半小時后加入終止劑,終止劑與端二胺的摩爾比為2:1, 繼續(xù)反應l_4h,得陽離子聚胺類聚合物樣品。該陽離子聚胺類聚合物富含豐富的羥基,具有 良好的水溶性,能夠有效抑制粘土的水化膨脹及分散,但是該頁巖抑制劑的制備過程比較 復雜,除此之外,該頁巖抑制劑同現(xiàn)有的頁巖抑制劑一樣,除了具有頁巖抑制功能外不具有 其它功效,導致現(xiàn)有的鉆井液所包括的劑種繁多,組分復雜。在保證頁巖抑制劑頁巖抑制效 果的同時,提高頁巖抑制劑的多種功效,即除起到抑制泥頁巖水化膨脹分散的同時,同時具 備一定的降濾失或者其它等作用,減少頁巖抑制劑的組分,一直是未來鉆井液處理劑的研 發(fā)方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方 法。該方法不僅制備過程簡單、成本低,而且制備的頁巖抑制劑同時具有良好的頁巖抑制性 能和降濾失性能,能夠同時滿足鉆井液用頁巖抑制劑和降濾失劑的性能需求,一劑多用,能 夠解決泥頁巖水化、分散、膨脹,井壁坍塌等實際問題。
[0006] -種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法,包括如下內(nèi)容:(1)向η元胺溶 液中加入無機堿并混合攪拌均勻,其中η為大于1的整數(shù),無機堿加入量為η元胺質(zhì)量的 0· 05-3%,優(yōu)選 0· 5-1% ; (2) 向步驟(1)的混合液中加入醚化劑在60-KKTC反應6-10h,優(yōu)選80-KKTC反應 8-10h,所述醚化劑和η元胺的摩爾比> 1. 0,優(yōu)選2. 0-4. 0 ; (3) 步驟(2)反應結(jié)束后降至室溫,調(diào)節(jié)溶液pH值至中性,得具有降濾失性能的頁巖抑 制劑。
[0007] 本發(fā)明方法中,所述的η元胺包括二胺、三胺、四胺、五胺、六胺中的一種或幾種混 合,優(yōu)選三乙烯四胺、四乙烯五胺。
[0008] 本發(fā)明方法中,所述的醚化劑為環(huán)醚,優(yōu)選為環(huán)氧乙烷,環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷中的 一種或幾種混合。
[0009] 本發(fā)明方法中,所述的無機堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種或幾種混 合。優(yōu)選氫氧化鈉鉀或氫氧化鈉。
[0010] 本發(fā)明方法中,醚化劑的加入可以采用一次性加入的方式或者流加的方式,優(yōu)選 采用滴加的方式。
[0011] 本發(fā)明方法中,采用加入酸的方式調(diào)節(jié)溶液pH值至中性。所述酸包括有機酸或無 機酸。無機酸為硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸;有機酸為甲酸、醋酸、乳酸、檸檬酸等。
[0012] 本發(fā)明一種具有降濾失性能的頁巖抑制劑的制備方法,所用原料少、制備過程簡 單、成本低;該方法通過選取適當?shù)脑霞胺磻獥l件,控制投料順序,使原料采用最佳的方 式進行聚合,制備出得頁巖抑制劑具有雙功效,在有效束縛粘土層間距的同時,能夠有效起 到抑制泥頁巖水化、分散、膨脹,并且具有良好的降濾失性能。此外,本發(fā)明方法制備的頁巖 抑制劑在保證泥頁巖抑制及降濾失效果的同時,反應原料不涉及液氨、腈類等強腐蝕性、高 毒物質(zhì),反應不涉及高溫高壓設(shè)備,反應設(shè)備易于操作,反應條件較為緩和。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合實施例來進一步說明本發(fā)明的過程及效果,但以下實施例不構(gòu)成對本發(fā) 明方法的限制。
[0014] 實施例1 在IOOOmL四口圓底燒瓶中,加入103g二乙烯三胺和0. 5g氫氧化鉀。在攪拌下混合均 勻,升溫至80°C,逐漸滴加232g環(huán)氧丙烷(環(huán)氧丙烷與二乙烯三胺摩爾比為4 :1),滴加完畢 后,在80°C下反應8h,降至室溫,采用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值至中性,得微黃色醚胺頁巖抑制劑 液體樣品。
[0015] 實施例2 在IOOOmL四口圓底燒瓶中,加入146g三乙烯四胺和0. 73g氫氧化鉀。在攪拌下混合 均勻,升溫至90°C,逐漸滴加116g環(huán)氧丙烷(環(huán)氧丙烷與二乙烯三胺摩爾比為3 :1 ),滴加完 畢后,在90°C下反應10h,降至室溫,采用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH值至中性,得微黃色胺基頁巖抑 制劑液體樣品。
[0016] 實施例3 在IOOOmL四口圓底燒瓶中,加入146g三乙烯四胺和0. 94g氫氧化鉀。在攪拌下混合 均勻,升溫至l〇〇°C,逐漸滴加116g環(huán)氧丙烷(環(huán)氧丙烷與二乙烯三胺摩爾比為2 :1),滴加 完畢后,在KKTC下反應9h,降至室溫,采用甲酸調(diào)節(jié)
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