[发明专利]一种离子液体页岩抑制剂

说明书

本发明涉及一种抑制泥页岩水化膨胀的离子液体页岩抑制剂。该抑制剂是由一种离子液体、两种离子液体或两种以上的离子液体复配而成，溶解于某种溶剂中形成的稀释溶液或混合物。离子液体由有机阳离子和有机或无机阴离子构成。所述的离子液体页岩抑制剂的阳离子基团为季铵盐类阳离子，所述的阴离子基团选自如下基团之一：卤素离子、四氟硼酸根、六氟硫酸根、三氟甲磺酸根、硫酸氢根、硝酸根或氢氧根。所述的溶剂为水或盐水。与现有的页岩抑制剂相比，本发明的离子液体页岩抑制剂具有化学稳定性和高温稳定性，不影响钻井液性能，无毒性，可满足日益增长的环保要求。

技术领域

本发明属于油田化学技术领域，尤其涉及一种抑制泥页岩水化膨胀的离子液体页岩抑制剂。

背景技术

井壁失稳是石油天然气钻探过程中普遍存在、 经常遇到的复杂问题。由于井壁失稳引起的井下复杂事故，一直是困扰国内外石油工程界的突出难题，尤其是泥页岩地层的井壁失稳。

井壁泥页岩的稳定性取决于泥页岩颗粒的表面化学特性。在水敏性泥页岩中，稳定作用取决于颗粒表面之间的氢键。当水溶液削弱了泥页岩颗粒之间的结合力时，强度降低，粘土的膨胀力便成为泥页岩分散的主要因素。泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性能，使岩石强度降低；另一方面产生水化膨胀，如果这种膨胀受到约束便会产生膨胀应力，从而改变近井壁的应力状态，诱发或加剧井壁岩石的受力不平衡。因此，钻井液体系中要加入抑制剂来抑制泥页岩的水化分散膨胀。

目前使用的抑制剂高温稳定性差，加入后对钻井液的性能影响较大，性能不宜控制，或生物毒性较大，无法满足环保要求。如使用油基钻井液，其具有很好的抑制防塌性、抗温性、润滑性等性能，但是却因为成本较高、环境污染等问题无法较大范围推广使用。在抑制型水基钻井液方面，传统的无机盐抑制剂，如KCl，具有较好的抑制性，但是其使用量较大，一般要达到5~7%，对体系流变性和滤失量影响较大；也有用有机盐钻井液提高体系的抑制性和抗温性，一般使用较多的是甲酸钠或者甲酸钾，但是其也存在使用量大、成本高、产品易吸水结块、不利于回收利用等不足；近些年发展起来的聚胺类抑制剂，抑制效果较好，但使用中容易起泡，影响泵的上水效率。罗志华，宋兵强撰写了一篇将含有杂环的离子液体用于钻井液的专利（一种钻井液及离子液体在其中的用途，公开号CN104497994A），主要用来提高钻井液高温抑制性并且降低滤失量，但是其制备成本昂贵，难以大规模使用。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种离子液体页岩抑制剂。它能够提高钻井液的抑制性，还可以大幅度提高钻井液对黏土和钻屑抑制性，防止钻头泥包，有利于提高机械钻速，具有高温稳定性，减少储层伤害，无生物毒性，可以用于深水钻井中。

本发明提供了一种离子液体页岩抑制剂，该抑制剂是由一种离子液体、两种离子液体或两种以上的离子液体复配而成，溶解于溶剂中形成的稀释溶液或混合物。离子液体为有机阳离子和有机或无机阴离子构成。

所述的离子液体页岩抑制剂的阳离子基团为季铵盐类阳离子，其分子结构式为：[NR_xH_4-x]⁺。

其中，R为烷基或取代烷基，x为1-4的自然数。

所述的阴离子基团选自如下基团之一：卤素离子、四氟硼酸根（BF₄^-）、六氟硫酸根（PF₆^-）、三氟甲磺酸根（CF₃SO₃^-）、硫酸氢根（HSO₄^-）、硝酸根（NO₃^-）或氢氧根（OH^-）。

所述的溶剂为水或盐水，该溶剂的主要作用是作为离子液体的载体，以便于抑制剂可溶于钻井液中。

发明的效果：