一种有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于油气井工程油田化学，尤其涉及一种有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、井壁失稳是油气钻井工程中最常见的一种井下复杂工况，严重制约着安全高效钻井的实现。近年来，随着油气勘探开发区域范围不断扩大，除了普遍钻遇高活性泥页岩之外，钻遇的裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结砂泥岩等易坍塌地层也越来越多，井壁稳定难度越来越大。现有的聚醚胺基烷基糖苷等糖苷衍生物、聚胺、聚醚胺、聚季铵盐等强抑制剂可较好地满足高活性泥页岩地层的井壁稳定要求，对于裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结砂泥岩等易坍塌地层尚不能很好地解决；而用于解决裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结砂泥岩等易坍塌地层井壁失稳的固壁抑制剂，要求其不但要具有强抑制性能，而且要具有固壁胶结性能，这方面目前研究较少。近年来，针对裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结的砂泥岩等易坍塌地层的常用固壁抑制剂主要有硅酸盐类、有机硅类、聚合铝类、邻苯二酚聚合物等，利用其进入地层后的温度、ph、矿化度等条件，通过发生物理或化学变化来达到沉积堵塞层理裂缝或生成胶结封固壳的效果，从而达到封堵或固结井壁的目的。但上述抑制固壁剂高温易失效、实际固壁防塌效果有限、对钻井液流变性影响大、影响环境等，且降滤失效果差，导致滤液侵入地层发生应力变化从而发生井壁坍塌。

2、现有技术以壳聚糖、含有邻苯二酚结构的聚合物为单体，采用席夫碱-还原反应方法制备出一种新型化学固壁剂sdgb，具有较好的化学胶结作用，可提高岩样在水中的搭接抗剪强度，增强岩样浸泡后的抗压强度，有效抑制泥页岩水化分散；sdgb可胶结岩样微孔隙、微裂缝中的松散矿物，从而对其进行有效封堵、固结；以化学固壁剂sdgb为关键处理剂，优化出了一套水基钻井液配方，体系在130℃、16h热滚前后流变性能、滤失性能稳定。可以看出，化学固壁剂sdgb封堵固结性能较好，但钻井液中抗温性能仅为130℃，抗温性能有待提升。

3、为了较好地解决裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结的砂泥岩等易坍塌地层的井壁失稳难题，有必要研发抗高温、强抑制、固壁胶结性能好、配伍好的固壁抑制剂，甚至该固壁抑制剂还需要具有较好的封堵降滤失效果和环保效果，开展高效固壁抑制剂的研发符合现场技术亟需，意义重大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂及其制备方法和应用，本发明提供的有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂具有抗高温、强抑制、强固壁胶结、配伍性好、封堵降滤失、无毒环保等显著效果。

2、本发明提供了一种有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂的制备方法，包括：

3、在催化剂的作用下，将玉米糊精、醇类化合物和水进行第一反应，得到第一反应产物；

4、将所述第一反应产物和氯代环氧化物进行第二反应，得到第二反应产物；

5、将所述第二反应产物和胺基化合物进行第三反应，得到第三反应产物；

6、将所述第三反应产物和乙烯基硅烷进行第四反应，得到第四反应产物；

7、将所述第四反应产物和n-乙烯基吡咯烷酮、4-乙烯基吡啶，在引发剂的作用下进行聚合反应，得到有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂。

8、优选的，所述催化剂选自三氯乙酸、三氟甲磺酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸和十二烷基苯磺酸中的一种或几种。

9、优选的，所述醇类化合物选自乙二醇。

10、优选的，所述代环氧化物选自环氧氯丙烷、环氧氯丁烷和环氧氯戊烷中的一种或几种。

11、优选的，所述胺基化合物选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和五乙烯六胺中的一种或几种。

12、优选的，所述乙烯基硅烷选自乙烯基三羟基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷和乙烯基三丁氧基硅烷中的一种或几种。

13、优选的，所述引发剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、高锰酸钾和硝酸铈铵中的一种或几种。

14、本发明提供了一种有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂，包括式i结构：

15、

16、式i中，m为1～15，n为1～15，o为3，p为1～10，q为1～10，r为0～4，

17、r1选自亚烷基，

18、r2选自h或烷基。

19、优选的，所述r1选自碳原子数为1～5的亚烷基；

20、所述r2选自h或碳原子数为1～5的烷基。

21、本发明提供了一种钻井液，包括：上述技术方案所述的方法制备得到的有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂；或上述技术方案所述的有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂。

22、糊精是由淀粉转化而成，来源丰富，产量大，价格低廉，无毒环保，作为基础母体材料改性后用于钻井液中，具有明显性能优势。本发明针对现场裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结的砂泥岩等易坍塌地层的井壁失稳难题，充分利用糊精母体的优势，通过引入所需的特定官能团，研发具有较好固壁抑制性能的有机硅修饰的聚胺基糊精。将糊精衍生物用于钻井液中还未见报道。

23、本发明通过有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂的研制将会进一步更好地解决裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结的砂泥岩等易坍塌地层的井壁失稳难题，使现场钻井施工更安全高效，提高机械钻速，缩短钻井周期，降低钻井成本，满足现场技术亟需，具有较好经济效益和社会效益，应用前景广阔。有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂研究的还未见报道。

24、本发明提供的有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂具有抗高温、强抑制、强固壁胶结、配伍性好、封堵降滤失、无毒环保等显著效果，可有效解决裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结的砂泥岩等易坍塌地层的井壁失稳难题，实现现场安全高效钻进，提高机械钻速，缩短钻井周期，降低钻井成本，满足现场技术亟需，应用前景好。本发明提供的有机硅修饰的聚胺基糊精的制备工艺过程中，反应条件温和、以水为溶剂、反应过程能耗低，无废水废气废渣排放，工艺过程绿色环保，所用原料及制备得到的有机硅修饰的聚胺基糊精产品均无毒环保，符合绿色化学的发展要求。

技术特征：

1.一种有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂选自三氯乙酸、三氟甲磺酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸和十二烷基苯磺酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醇类化合物选自乙二醇。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代环氧化物选自环氧氯丙烷、环氧氯丁烷和环氧氯戊烷中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胺基化合物选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和五乙烯六胺中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乙烯基硅烷选自乙烯基三羟基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷和乙烯基三丁氧基硅烷中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、高锰酸钾和硝酸铈铵中的一种或几种。

8.一种有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂，包括式i结构：

9.根据权利要求8所述有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂，其特征在于，所述r1选自碳原子数为1～5的亚烷基；

10.一种钻井液，包括：权利要求1所述的方法制备得到的有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂；或权利要求8所述的有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂。

技术总结本发明提供了一种有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂的制备方法，包括：将玉米糊精、催化剂、醇类化合物、水按一定配比搅拌均匀，加热反应一定时间，加入氯代环氧化物，搅拌加热反应一定时间，降温得中间产物I；加入胺基化合物，搅拌均匀，加热反应一定时间，降温加入乙烯基硅烷，搅拌均匀，加热反应一定时间，得中间产物II；加入N‑乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶，搅拌均匀，引发聚合反应，得到有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂。本发明提供的有机硅修饰的聚胺基糊精固壁抑制剂具有抗高温、强抑制、强固壁胶结、配伍性好、封堵降滤失、无毒环保等显著效果。可较好地解决裂缝层理发育地层、破碎带、弱胶结砂泥岩等易坍塌地层的井壁失稳难题。技术研发人员：司西强,王中华,吕跃滨,赵莹,钟灵,张旭明受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18