[发明专利]一种水基钻井液用抗高温二元共聚低分子量聚胺抑制剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种水基钻井液用抗高温二元共聚低分子量聚胺抑制剂的制备方法。主要解决了现有抑制剂抗温性和稳定性差的问题。该抑制剂的制备方法由单体A，与单体N‑乙烯基吡咯烷酮按照1:2~1:10的摩尔比，在硼氢化钠、兰尼镍等金属催化剂作用下，通过催化加氢的方法经多步反应，通过水溶液聚合方式合成的低分子量聚合物抑制剂。该水基钻井液用抗高温二元共聚低分子量聚胺抑制剂，抗温性和稳定性更强，能够提高水基钻井液对泥页岩地层的抑制作用，提高井壁稳定性，减少井下复杂，促进水基钻井液技术的进步和油气勘探顺利进行。

技术领域：

本发明涉及石油钻井用水溶性有机聚合物类合成制备技术领域，尤其是一种水基钻井液用抗高温二元共聚低分子量聚胺抑制剂的制备方法。

背景技术：

泥页岩地层井壁不稳定是钻井工程中经常遇到的一个技术难题，每年给世界石油工业造成至少约6亿美元的损失，消耗的时间约占钻井总时间的5％～6％。据统计资料显示，泥页岩地层占所钻总地层的70％，90％以上的井壁失稳问题都发生在泥页岩地层。水敏性活性泥岩、软泥岩极易水化膨胀而导致缩径、坍塌、钻头泥包和卡钻等井下复杂，同时，活性泥页岩的水化分散还会引起钻井液中黏土含量上升，微米、亚微米固相颗粒增多，导致钻井液粘切升高、性能恶化，井壁上出现虚泥饼。硬脆性泥页岩在沉积过程中会形成较为明显的层理，伊利石及伊蒙混层含量较高且微裂缝十分发育，与钻井液接触后，滤液在毛细管及正压差作用下会优先从渗透性较好的微裂缝进入地层内部，伊利石易产生表面水化，伊蒙混层发生层间散裂，致使地层孔隙压力增大，使地层微裂缝出现延伸、扩展和相互连通，最终破坏地层压力平衡而导致剥落、掉块甚至井塌等情况。

油基钻井液在抑制泥页岩水化分散方面有着水基钻井液无可比拟的优势，但油基钻井液又存在着高成本和危害环境等问题。为满足环保要求和降低钻井液成本，国内外一直在研制一种具有油基钻井液性能的水基钻井液体系，着重提高水基钻井液的抑制防塌性。

近年来，国内外的一些研究者相继开发了一系列与油基钻井液性能相当的高性能水基钻井液体系，这类钻井液体系的主剂之一就是一种新型的低分子量聚合物抑制剂—胺类化合物抑制剂。这种抑制剂虽然在抑制泥页岩水化方面性能突出，但多是由聚醚胺类与环氧烷烃类在催化剂作用下聚合而成，其分子结构中含有的醚氧键在高温条件下极易断裂，使得其抗温性普遍较低，大都小于150℃。因此需要对聚胺的分子结构进行重新设计，提高其抗温性和稳定性，研制一种抗温性和稳定性更强的高效泥页岩抑制剂，促进水基钻井液技术的进一步发展，满足深井和超深井的勘探开发需要。

发明内容：

本发明在于克服背景技术中存在的现有抑制剂抗温性和稳定性差的问题，而提供一种水基钻井液用抗高温二元共聚低分子量聚胺抑制剂的制备方法，该水基钻井液用抗高温二元共聚低分子量聚胺抑制剂，抗温性和稳定性更强，能够提高水基钻井液对泥页岩地层的抑制作用，提高井壁稳定性，减少井下复杂，促进水基钻井液技术的进步和油气勘探顺利进行。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该水基钻井液用抗高温二元共聚低分子量聚胺抑制剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在高温高压反应釜中按1:2—1:10之间的摩尔比分别加入单体A、N-乙烯基吡咯烷酮单体和引发剂中，在180～200℃的温度下搅拌回流反应2～3h后，可得到主链上含有羰基基团的聚合物中间体M；

(2)对第一步反应生成的聚合物中间体M进行清洗和提纯后，加入高温高压反应釜中，配制成质量浓度为2％～5％的水溶液，采用硼氢化钠催化剂，在200～220℃的温度条件下，通入高纯度氢气使压力稳定在1.8～2.2Mpa之间，采用催化加氢的方法，生成中间体N；

(3)在装有中间体N的高温高压反应釜中，加入金属催化剂，并加入计算好量的乙二胺，通入高纯度氢气使压力稳定在2.6～3.2Mpa之间，升温至220～240℃并保持稳定，在搅拌的情况下高温反应4～5h后加入分子量调节剂，待冷却后经冷却、抽取和提纯步骤后，可最终得到含有多个伯胺基团的低分子量聚胺抑制剂JY-2。