[发明专利]一种芳香胺盐酸盐作为钻井液用页岩抑制剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳香胺盐酸盐作为钻井液用页岩抑制剂的应用。

背景技术

随着国家对油气资源需求的不断扩大，复杂结构井数量的不断增加，钻井液处理剂的性能必须能够满足更加严苛的要求。其中，井壁稳定性问题一直是钻井过程中难以得到彻底解决的一个世界性难题，井壁失稳所导致的井塌、缩径、卡钻、钻头泥包等事故每年给石油工业造成大量的经济损失。

钻井过程中80%的井壁失稳发生在泥页岩地层，泥页岩中粘土因水化膨胀而导致泥页岩分散、剥落是导致井壁失稳的最根本的化学因素。随着当前页岩气开采已经成为国家的重要战略，如何确保泥页岩地层在钻井过程中保持稳定更加迫切地摆在了钻井液工作者面前。

在过去几十年的发展中，油基钻井液一直都是解决泥页岩水化膨胀问题的理想选择，然而随着当前环保法规的日益严格，油基钻井液的使用由于其对环境的严重损害而受到限制。因此，强页岩抑制性的水基钻井液重新成为了研究热点。

钻井液的抑制性强弱通常由其中的页岩抑制剂性能所决定，目前几乎所有的页岩抑制剂的抑制机理都是通过削弱粘土的水化膨胀程度而实现。

然而，现有普遍使用的抑制剂很难完全抑制粘土的水化膨胀。此外，页岩纳-微米级孔隙和微裂缝所引起的毛细管水自吸现象也是导致页岩出现分散、剥离现象的主要原因。但目前也并没有配套的钻井液封堵材料能够针对纳-微米级孔隙和微裂缝进行有效封堵。

因此，寻找一种能够有效抑制页岩地层的水化膨胀并同时具备良好的页岩封堵性能的钻井液用页岩抑制剂是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷而提供一种芳香胺盐酸盐作为钻井液用页岩抑制剂的应用。

为了实现上述目的，本发明提供一种芳香胺盐酸盐作为钻井液用页岩抑制剂的应用。

本发明的发明人意外发现，将芳香胺盐酸盐特别是盐酸多巴胺作为钻井液用页岩抑制剂能够起到极强的抑制粘土水化分散的作用。这可能是因为在钻井过程中，通过将盐酸多巴胺和钻井液混合，使得在钻井液侵入页岩地层时，盐酸多巴胺能够嵌入页岩中的粘土层间域并与相邻粘土晶层形成强氢键，从而起到极强的抑制粘土水化分散的作用。此外，盐酸多巴胺具备优良的页岩地层封堵性能，这可能是因为盐酸多巴胺在页岩近表面的孔隙和微裂缝间自发聚合形成纳-微米级封堵材料，有效封堵了页岩的孔隙和微裂缝，防止了钻井液中自由水侵入页岩，并通过抑制页岩微裂缝的发育，起到了抑制页岩分散、剥落的作用。

在本发明中，作为钻井液用页岩抑制剂的盐酸多巴胺具有优良的抑制效果。具体地，盐酸多巴胺可以有效地起到抑制粘土水化膨胀作用和抑制页岩分散、剥落的作用，同时能够有效封堵页岩近表面的孔隙和微裂缝。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种芳香胺盐酸盐作为钻井液用页岩抑制剂的应用。

在本发明中，所述页岩抑制剂中的页岩泛指页岩、泥岩和泥页岩。

根据本发明，所述芳香胺盐酸盐优选为盐酸多巴胺。

根据本发明，该应用包括将盐酸多巴胺与钻井液混合。所述盐酸多巴胺常温下为固体形态。因此，所述盐酸多巴胺可以以固体的形式与所述钻井液混合。本发明对所述盐酸多巴胺的加入量没有特别地限定。尽管只要向所述钻井液中加入所述盐酸多巴胺即可作为钻井液用页岩抑制剂起到抑制粘土水化膨胀作用和抑制页岩分散、剥落的作用，同时起到封堵页岩近表面的孔隙和微裂缝的作用，但是优选情况下，为了更好地实现本发明的发明目的，以所述钻井液的重量为基准，所述盐酸多巴胺的含量为0.1-5重量%。进一步优选情况下，以所述钻井液的重量为基准，所述盐酸多巴胺的含量为0.2-1.5重量%。

根据本发明，所述盐酸多巴胺可以通过商购的方式获得，例如可以商购于湖北康宝泰精细化工有限公司。也可以通过本领域技术人员所熟知的方法来制备，例如根据文献（多巴胺精细合成工艺,山东轻工业学院学报,1990,4(3):1-3）所记载的方法制备盐酸多巴胺。

根据本发明，所述盐酸多巴胺具有式1所示的结构，

式1。

在本发明中，所述钻井液可以为本领域所熟知的各种钻井液，考虑到盐酸多巴胺可以起到更好的钻井液用页岩抑制剂的作用，优选情况下，所述钻井液为水基钻井液。