[发明专利]一种钻井液用乙基葡萄糖苷磺酸盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于油田化学品领域，涉及一种钻井液助剂-抑制剂，具体说是一种乙基葡萄糖苷磺酸盐及其制备方法。

背景技术

抑制剂是水基钻井液防塌体系的重要处理剂，它可以有效抑制泥页岩膨胀，保持井壁稳定，实现钻井作业的安全和高效地进行。

如今常用的抑制剂可分为无机和有机两大类。无机类抑制剂是最先使用的一类抑制剂，有氯化钾和氯化钙，但这两种加量较大，且抑制性不显著。随后硅酸盐、季铵盐、甲酸盐和乙酸盐也被越来越多的运用到钻井液体系中，其中硅酸盐的抑制机理是成膜和封堵效应；季铵盐抑制机理是中和和吸附作用；甲酸盐和乙酸盐抑制机理主要是利用羧酸根与水的成键作用。有机类抑制剂主要有聚丙烯酸类、聚丙烯酰胺类、腐植酸类，这些是现场使用较多的阴离子处理剂，其抑制机理主要是桥联、絮凝和包被作用；另外还有聚阳离子处理剂，主要包括大小阳离子，其抑制机理主要是中和作用和包被作用，但价格较高对环境影响较大。

随着人类环保意识的加强，人们逐渐认识到可生物降解性已成为物质是否对环境有利的一项重要指标。同时钻井技术的发展以及油田开发的需要，大斜度井、定向井以及水平井等特殊工艺井越来越被油田所采用，钻井的特点对钻井液的性能提出较高的要求，传统的油基钻井液，不利于环境保护，并且污染储层，对测井不利。烷基葡萄糖苷类钻井液体系，是近几年国外提出的一种替代油基钻井液的新型水基钻井液体系。烷基葡萄糖苷类化合物作为一种绿色表面活性剂，因其无毒、对皮肤无刺激性、生物降解迅速彻底、配伍性能好等特点，被广泛应用于化妆品、洗涤剂、医药、石油等领域。

烷基葡萄糖苷类化合物作为一类较新的有机类处理剂，它具有成膜效应，对环境友好，但是缺点就是抗温性普遍不高，在70～80℃就开始失效，随着我国钻井工程的发展，深井、超深井越来越多，地层温度越来越高，现有的烷基葡萄糖苷抗温性能与现在钻井作业的抗温要求相差太大；另外现在烷基葡萄糖苷产品市场十分混乱，有配成低浓度溶液的，也有褐色或是白色粉末晶体状的，价格相差很大；在钻井液体系中为了体现其抑制效果，加量非常大，甚至能达到质量分数45～60%。因此，合成出一种抑制性好，抗温性好，性价比高的烷基葡萄糖苷磺酸盐是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钻井液用的乙基葡萄糖苷磺酸盐以及此类磺酸盐的制备方法；所述乙基葡萄糖苷磺酸盐的抑制性强、加量少、与其它钻井助剂的配伍性好、便于钻井作业、且可生物降解。

本发明所述的乙基葡萄糖苷磺酸盐，其结构式如式（1）所示：

式（1）。

其制备方法，包括以下步骤：

（1）卤化反应：将浓盐酸滴加入50～70%的乙基葡萄糖苷溶液中，浓盐酸与乙基葡萄糖苷质量比为1～3:2，升温至60～90℃，反应2～5小时可得氯化中间产物。

（2）磺化反应：往卤化中间产物中投入亚硫酸钠，亚硫酸钠与乙基葡萄糖苷质量之比为0.5～1.5:1，升温至80～100℃，反应1～4小时可得最终产品。

上述制备方法中，一种优选的方案是：卤化反应的反应温度为75℃，磺化反应温度为95℃；乙基葡萄糖苷溶液的质量分数为60%；亚硫酸钠与乙基葡萄糖苷的质量比为0.6:1。

本发明的创新性在于：（1）在现有的乙基葡萄糖苷分子结构中引入了磺酸根，提高了化合物的抗温性能。（2）相比于现有的葡萄糖苷类抑制剂产品，乙基葡萄糖苷磺酸盐在钻井液配方中加量很少，却能保持高于普通葡萄糖苷的抑制效果。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，不对本发明内容进行限制。

实例1

将208g的乙基葡萄糖苷溶于150g的水置于三颈烧瓶中，加入2g的无水氯化锌，边搅拌边滴加96g的浓盐酸，滴加完毕后升温至60℃反应5小时，再减压除去过量的氯化氢，然后向烧瓶中加入250g的亚硫酸钠，升温至100℃反应4小时，反应完毕过滤可得乙基葡萄糖苷磺酸盐。经傅里叶变换红外光谱仪对磺酸盐进行测定，谱图在1182cm^-1和1047cm^-1处分别出现了S=O的不对称、对称伸缩振动吸收峰，另外在753cm^-1处还出现了S-O的伸缩振动吸收峰，由此说明，磺酸根基团已经存在于产物中。

实例2