[发明专利]一种强吸附支化叔胺硅醇作为页岩表面水化抑制剂

说明书

一种强吸附支化叔胺硅醇作为页岩表面水化抑制剂，属于油气田钻井技术领域，所述强吸附支化叔胺硅醇是以多胺类化合物、双烯类化合物和含烯键的硅烷化合物为原料合成。所述强吸附支化叔胺硅醇制成的页岩表面水化抑制剂是由强吸附支化叔胺硅醇与水混合配制而成，其中强吸附支化叔胺硅醇在页岩表面水化抑制剂中的质量比为0.5％‑5％。本发明提供的强吸附支化叔胺硅醇制成的页岩表面水化抑制剂抑制性能相比于同类表面水化抑制剂性能有明显提升，安全无毒，原料易得，价格便宜，提供的合成方法稳定可靠，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及油气田钻井技术领域，具体涉及一种强吸附支化叔胺硅醇作为页岩表面水化抑制剂。

背景技术

我国作为最大的发展中国家和最大的油气消费国与进口国，国内油气供需缺口不断扩大，2019年的石油对外依存度已达72.5％，天然气对外依存度已达45.3％，油气供应安全面临巨大挑战。我国页岩油气资源丰富，但页岩埋深约有65％都超过3500m，而四川盆地南部深层页岩气资源量占整个川南地区总资源量的比例高达86.5％。因此，加快深层页岩气勘探开发,是加快建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的必由之路。

深层页岩黏土矿物以硬脆性页岩伊利石为主，蒙脱石等膨胀性黏土矿物含量较少或无。而硬脆性页岩的井壁坍塌是制约我国油气资源战略向深部地层成功转移的重要技术瓶颈。对于层理、裂缝发育硬脆性页岩地层，钻井过程中，井壁失稳的主要因素为致密页岩微裂缝、层理以及粒间微裂缝较发育，钻井液同地层接触后，钻井液容易沿着微裂缝等渗入岩石内部，导致滤液渗入量增大，接触更多的伊利石，造成伊利石的表面水化作用。为解决深层页岩勘探开发的难题，一开始使用油基钻井液，但油基钻井液由于不环保，成本高，循环漏失趋势高，尤其是恶性漏失等缺点，已成为我国深层页岩气能否工业化开发的重大障碍。为了顺应规模化深层页岩气开发进程并解决这些问题，使用环保、低成本、性能与油基相当的水基钻井液来钻页岩气井已成为一种必然发展趋势。

页岩抑制剂抑制性的强弱决定了水基钻井液的抑制性，现阶段抑制剂主要是通过抑制黏土矿物的层间阳离子水化达到抑制黏土矿物水化的效果。而对于以伊利石为主要成分的页岩，其水化为层表面水化，因此开发出一款能抑制页岩表面水化的抑制剂是一个亟需解决的问题。

发明内容

针对目前的表面水化抑制剂的缺点，本发明鉴于上述问题而提供一种强吸附支化叔胺硅醇作为页岩表面水化抑制剂，该抑制剂吸附包被抑制性较强，有效包被岩屑表面，显著抑制水敏性黏土的层间距增大的趋势，并使黏土矿物的达到界面改性和润湿反转的效果，从而抑制页岩表面水化。本发明所提供的表面水化抑制性能相比于同类产品有明显提升，能完全满足各种复杂井况的钻井需求，且合成工艺简单、环保，产率较高，生产成本低廉，适合工业化生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种强吸附支化叔胺硅醇页岩表面水化抑制剂，所述页岩表面水化抑制剂由强吸附支化叔胺硅醇与水混合配制而成，其中强吸附支化叔胺硅醇的质量比为0.5-5％，所述强吸附支化叔胺硅醇是以多胺类化合物、双烯类化合物和含烯键的硅烷化合物为原料合成。

所述多胺类化合物为多乙烯多胺或多胺氨基酸，其中多乙烯多胺为：二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一种，所述多胺氨基酸为3-(N-甲基氨基)-L-丙氨酸、N-(2-氨乙基)甘氨酸、2-甲基-2-氨基-3-甲基氨基丙酸、2-氨基-3-N-甲基氨基丁酸或2-氨基-2-(3-甲基丁氨基)丙酸中的一种。

所述双烯类化合物为二烯丙基甲胺，N，N-二烯丙基羟胺中的一种。

所述含烯键的硅烷化合物为甲基丙烯酰氧基丙基甲基乙氧基硅烷、3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙酯、2-丙烯酰基氧基乙氧基三甲基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三(甲氧基乙氧基)硅、(3-丙烯酰氧基)甲基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷、丙烯酸氧基丙基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷、甲基丙基酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧(丙基三甲基氧基)中的一种。