一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備與應用的製作方法
2023-05-20 01:19:41 3
一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備與應用的製作方法
【專利摘要】一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備與應用，製備是在反應釜中將胺溶於溶劑中，攪拌均勻，攪拌下向反應釜中加入與脂肪酸，將反應釜中混合物加熱至，使其全部溶解，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫；將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，應用時，黏土防膨劑用量為油田工作液質量的0.01-1.0%，其對黏土的防膨率為60-80%，並且應用於鑽井液中時顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻，黏土防膨劑分子量小、抑制性能好、環境友好，同時使其具有潤滑的功能。
【專利說明】一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備與應用【技術領域】
[0001]本發明涉及粘土防膨劑製備【技術領域】，具體涉及一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備與應用。
【背景技術】
[0002]含胺優質水基鑽井液是近年來提出的一種符合現代鑽井要求的強抑制性水基鑽井液，該鑽井液主要由頁巖防塌劑、包被劑、防聚結劑和降濾失劑等組成。其中，胺類頁巖防塌劑為含胺優質水基鑽井液的關鍵處理劑，其分子鏈中引入了胺基官能團，通過胺基特有的吸附作用使其能很好地鑲嵌在黏土層間，並使黏土層緊密結合在一起，降低黏土吸收水分的趨勢。因此，在鑽探過程中遇到泥頁巖地層時，含胺優質水基鑽井液能有效的解決泥頁巖的水化膨脹、分散導致的井壁失穩、鑽頭泥包和井眼淨化等一系列問題。
[0003]早期使用的胺類防塌劑如氯化銨、四甲基氯化銨、氯化膽鹼等抗溫性較差，易分解出有害氣體氨氣，對泥頁巖的抑制性較差；近年來聚胺類頁巖防塌劑如陽離子型聚亞胺、聚三乙醇胺甲基季銨、聚二甲基二烯丙基氯化銨等在國內外已得到廣泛應用。聚胺類頁巖防塌劑可提供多個陽離子吸附點，能長久穩定頁巖，對泥頁巖有一定的抑制性，但由於其分子量較大，只能吸附在黏土表面，對於膨脹性強的黏土來說聚胺類頁巖防塌劑的抑制效果並不理想。此外，部分聚胺類頁巖防塌劑還存在毒性大、與陰離子處理劑配伍性差等諸多問題。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備與應用，黏土防膨劑分子量小、抑制性能好、環境友好，同時使其具有潤滑的功能。
[0005]為了達到上述目的，本發明採用的技術方案為:` 一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，包括以下步驟:
第一步，在反應釜中將胺溶於5-30倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級及其以上純度的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺及其混合物，所述溶劑為工業級及其以上純度甲醇、乙醇或者自來水以上純度的水及其混合物；
第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 1-5的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級及其以上純度的月桂酸、油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸、軟脂酸及其混合物；第三步，將反應釜中混合物加熱至30-10(TC，使其全部溶解；
第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為5-1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級及其以上純度的
女口
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[0006]應用時，所述黏土防膨劑用量為油田工作液質量的0.01-1.0%，其對黏土的防膨率為60-80%，並且應用於鑽井液中時顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻。
[0007]本發明的優點:小分子胺類化合物能進入黏土層間排除水分子、提供較多的正電荷吸附點，具有持久的黏土穩定作用，且小分子胺類防塌劑易降解對環境友好，同時脂肪酸的長鏈烷基包裹於黏土和巖層的表面，形成一層油膜，具有良好的潤滑性。
【具體實施方式】
[0008]下面結合具體實施例對本發明作進一步描述。
[0009]實施例1
一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，包括以下步驟:
第一步，在反應釜中將胺溶於5倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級的乙醇胺，所述溶劑為工業級甲醇；
第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1:1的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級的月桂酸；
第三步，將反應釜中混合物加熱至30°C，使其全部溶解；
第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為2:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到 具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
[0010]應用時，所述黏土防膨劑用量為油田工作液質量的1.0%，其對黏土的防膨率為80%，並且應用於鑽井液中時顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻。
[0011]實施例2
一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，包括以下步驟:
第一步，在反應釜中將胺溶於10倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級的三乙醇胺，所述溶劑為工業級乙醇；
第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1:1的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級的油酸；
第三步，將反應釜中混合物加熱至40°c，使其全部溶解；
第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
[0012]應用時，所述黏土防膨劑用量為油田工作液質量的0.1%，其對黏土的防膨率為75%，並且應用於鑽井液中時顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻。
[0013]實施例3
一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，包括以下步驟:
第一步，在反應釜中將胺溶於15倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級的二乙烯三胺，所述溶劑為工業級95乙醇；
第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 3的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級棕櫚酸；
第三步，將反應釜中混合物加熱至50°C，使其全部溶解；
第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫；第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為2:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
[0014]應用時，所述黏土防膨劑用量為油田工作液質量的0.05%,其對黏土的防膨率為60%，並且應用於鑽井液中時顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻。
[0015]實施例4
一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，包括以下步驟:
第一步，在反應釜中將胺溶於20倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為化學純的三乙烯四胺，所述溶劑為工業級甲醇；
第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 2的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級硬脂酸；
第三步，將反應釜中混合物加熱至50°C，使其全部溶解；
第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為4:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
[0016]應用時，所述黏土防膨劑用量為油田工作液質量的0.2%，其對黏土的防膨率為80%，並且應用於鑽井液中時 顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻。
[0017]實施例5
一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，包括以下步驟:
第一步，在反應釜中將胺溶於30倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為物質的量比為1:1的工業級的三乙醇胺和五乙烯六胺，所述溶劑為化學純的乙醇；
第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 3的脂肪酸，所述脂肪酸為化學純油酸；
第三步，將反應釜中混合物加熱至60°C，使其全部溶解；
第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為2:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級及其以上純度的產品。
[0018]應用時，所述黏土防膨劑用量為油田工作液質量的0.5%，其對黏土的防膨率為80%，並且應用於鑽井液中時顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻。
[0019]實施例6
一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，包括以下步驟:
第一步，在反應釜中將胺溶於30倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級的五乙烯六胺，所述溶劑為體積比為1:1的工業級甲醇和自來水的混合物；
第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 4的脂肪酸，所述脂肪酸為物質的量比為1:1的工業級月桂酸和油酸混合物；
第三步，將反應釜中混合物加熱至50°C，使其全部溶解；
第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為3:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。[0020]應用時，所述黏土防膨劑用量為油田工作液質量的0.6%，其對黏土的防膨率為75%，並且應 用於鑽井液中時顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻。
【權利要求】
1.一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，其特徵在於，包括以下步驟: 第一步，在反應釜中將胺溶於5-30倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級及其以上純度的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺及其混合物，所述溶劑為工業級及其以上純度甲醇、乙醇或者自來水以上純度的水及其混合物； 第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 1-5的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級及其以上純度的月桂酸、油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸、軟脂酸及其混合物；第三步，將反應釜中混合物加熱至30-10(TC，使其全部溶解； 第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為5-1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級及其以上純度的女口廣叩o
2.根據權利要求1所述的一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，其特徵在於:應用時，所述黏土防膨劑用量為油田工作液質量的0.01-1.0%，其對黏土的防膨率為60-80%，並且應用於鑽井液中時顯著降低鑽井液形成泥餅的摩阻。
3.根據權利要求1所述的一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，其特徵在於，包括以下步驟: 第一步，在反應釜中將胺溶於5倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級的乙醇胺，所述溶劑為工業級甲醇； 第二步，攪拌下向反應釜中加入`與胺中氨基官能團比例為1:1的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級的月桂酸； 第三步，將反應釜中混合物加熱至30°C，使其全部溶解； 第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為2:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
4.根據權利要求1所述的一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，其特徵在於，包括以下步驟: 第一步，在反應釜中將胺溶於10倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級的三乙醇胺，所述溶劑為工業級乙醇； 第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1:1的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級的油酸； 第三步，將反應釜中混合物加熱至40°C，使其全部溶解； 第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
5.根據權利要求1所述的一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，其特徵在於，包括以下步驟: 第一步，在反應釜中將胺溶於15倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級的二乙烯三胺，所述溶劑為工業級95乙醇；第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 3的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級棕櫚酸； 第三步，將反應釜中混合物加熱至50°C，使其全部溶解； 第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為2:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
6.根據權利要求1所述的一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，其特徵在於，包括以下步驟: 第一步，在反應釜中將胺溶於20倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為化學純的三乙烯四胺，所述溶劑為工業級甲醇； 第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 2的脂肪酸，所述脂肪酸為工業級硬脂酸； 第三步，將反應釜中混合物加熱至50°C，使其全部溶解； 第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為4:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
7.根據權利要求1所述的一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，其特徵在於，包括以下步驟:` 第一步，在反應釜中將胺溶於30倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為物質的量比為1:1的工業級的三乙醇胺和五乙烯六胺，所述溶劑為化學純的乙醇； 第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 3的脂肪酸，所述脂肪酸為化學純油酸； 第三步，將反應釜中混合物加熱至60°C，使其全部溶解； 第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為2:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級及其以上純度的產品。
8.根據權利要求1所述的一種具有潤滑作用黏土防膨劑的製備，其特徵在於，包括以下步驟: 第一步，在反應釜中將胺溶於30倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級的五乙烯六胺，所述溶劑為體積比為1:1的工業級甲醇和自來水的混合物； 第二步，攪拌下向反應釜中加入與胺中氨基官能團比例為1: 4的脂肪酸，所述脂肪酸為物質的量比為1:1的工業級月桂酸和油酸混合物； 第三步，將反應釜中混合物加熱至50°C，使其全部溶解； 第四步，將反應釜中混合物的溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將蒸去溶劑的混合物轉移至研缽中，加入與胺和脂肪酸總質量比為3:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到具有潤滑作用黏土防膨劑，所述氯化鉀為工業級產品。
【文檔編號】C09K8/575GK103773325SQ201410067546
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】張潔, 陳剛, 蔡丹, 李麗麗 申請人:西安石油大學