本發(fā)明涉及石油鉆井用鉆井液，尤其涉及黏土礦物表面水化抑制劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，非常規(guī)油氣資源在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，包括頁巖氣在內(nèi)的非常規(guī)油氣資源已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)?！度蚣爸袊搸r氣行業(yè)市場供需格局分析及投資前景預(yù)測評估報(bào)告(2024版)》指出，2022年，世界頁巖氣年銷售額為3678億元，并有望持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。目前世界可開采的頁巖氣資源總量約為187萬億立方米，我國占有20％，總量為36萬億立方米，居全球首位。然而，國內(nèi)頁巖氣勘探率只有5.72％，仍處在勘探與開發(fā)的初期階段，如果開采工藝成熟，經(jīng)濟(jì)合理，會具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2、頁巖氣具有分布廣、儲量大、產(chǎn)量穩(wěn)定、清潔低碳等優(yōu)點(diǎn)，是目前世界上最先被發(fā)現(xiàn)的一類非常規(guī)油氣資源。在頁巖氣勘探開發(fā)過程中，地層中的黏土礦物會發(fā)生水化分散。根據(jù)水化機(jī)理，黏土礦物的水化可劃分為表面水化和滲透水化兩種類型。現(xiàn)有的抑制劑能很好的抑制滲透水化作用，卻難以實(shí)現(xiàn)抑制其表面水化作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供黏土礦物表面水化抑制劑及其制備方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

3、一方面，本發(fā)明提供一種黏土礦物表面水化抑制劑，所述黏土礦物表面水化抑制劑的結(jié)構(gòu)式如下所示：

4、

5、另一方面，本發(fā)明提供一種黏土礦物表面水化抑制劑的制備方法，包括以下步驟：

6、a、配制boc-β丙氨酸溶液，并在冰水浴條件下加入活化劑、縮合劑與催化劑，攪拌反應(yīng)，再加入二乙烯三胺，反應(yīng)后過濾得到的固體進(jìn)行純化，再次過濾與干燥得到固體中間產(chǎn)物；

7、b、取步驟a得到的固體中間產(chǎn)物研磨成粉末；

8、c、將鹽酸/1,4二氧六環(huán)與有機(jī)溶劑配成溶液，然后與步驟b研磨的粉末混合，并密封攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后處理液進(jìn)行過濾得到濾渣，即為黏土礦物表面水化抑制劑。

9、在一些實(shí)施例中，在步驟a中，所述boc-β丙氨酸溶液摩爾濃度為0.15mol/l。

10、在一些實(shí)施例中，在步驟a中，所述冰水浴的溫度控制在0℃-5℃，所述攪拌反應(yīng)的溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5h。

11、在一些實(shí)施例中，在步驟a中，所述干燥溫度為80℃，干燥時(shí)間為8h。

12、在一些實(shí)施例中，在步驟a中，所述boc-β丙氨酸、活化劑、縮合劑與催化劑的摩爾比為3:3:3:5，所述boc-β丙氨酸與二乙烯三胺的摩爾比為2:1。

13、在一些實(shí)施例中，所述活化劑為1-羥基苯并三唑，所述縮合劑為1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽，所述催化劑為三乙胺。

14、在一些實(shí)施例中，在步驟c中，所述反應(yīng)溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為12h。

15、在一些實(shí)施例中，在步驟c中，所述鹽酸/1,4二氧六環(huán)與有機(jī)溶劑的體積比為1:2，所述鹽酸與1,4二氧六環(huán)的體積為1:1，所述有機(jī)溶劑為二氯甲烷。

16、本發(fā)明通過利用線性膨脹實(shí)驗(yàn)、頁巖滾動回收實(shí)驗(yàn)、x-射線衍射法、等溫吸附法和熱重分析法對抑制劑進(jìn)行抑制性能評價(jià)。結(jié)果如下：(1)線性膨脹實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明npt(即為黏土礦物表面水化抑制劑)能夠有效抑制頁巖水化膨脹；(2)頁巖滾動回收實(shí)驗(yàn)表明npt具有抑制頁巖水化分散的能力；(3)通過等溫吸附實(shí)驗(yàn)得出加入npt后鈉蒙脫土的單位吸附水量遠(yuǎn)小于純鈉蒙脫土的單位吸附水量；(4)x-射線衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)npt添加量為0.5wt％時(shí)，可以使水化鈉蒙脫土的基距由1.90nm減小到1.30nm，表明合成的化合物可以插入黏土礦物晶層間，具有良好的抑制性能；(5)熱重分析曲線中的tg曲線呈階梯狀，dtg曲線上僅有單峰，表明合成的npt抑制劑能有效地抑制鈉蒙脫土層間表面水化以及陽離子水化。綜上，研究表明，合成的npt抑制劑有效抑制黏土礦物表面的水化作用。

技術(shù)特征：

1.黏土礦物表面水化抑制劑，其特征在于，所述黏土礦物表面水化抑制劑的結(jié)構(gòu)式如下所示：

2.一種如權(quán)利要求1所述的黏土礦物表面水化抑制劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在步驟a中，所述boc-β丙氨酸溶液摩爾濃度為0.15mol/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在步驟a中，所述冰水浴的溫度控制在0℃-5℃，所述攪拌反應(yīng)的溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在步驟a中，所述干燥溫度為80℃，干燥時(shí)間為8h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在步驟a中，所述boc-β丙氨酸、活化劑、縮合劑與催化劑的摩爾比為3:3:3:5，所述boc-β丙氨酸與二乙烯三胺的摩爾比為2:1。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述活化劑為1-羥基苯并三唑，所述縮合劑為1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽，所述催化劑為三乙胺。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在步驟c中，所述反應(yīng)溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為12h。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在步驟c中，所述鹽酸/1,4二氧六環(huán)與有機(jī)溶劑的體積比為1:2，所述鹽酸與1,4二氧六環(huán)的體積為1:1，所述有機(jī)溶劑為二氯甲烷。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及石油鉆井用鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及黏土礦物表面水化抑制劑及其制備方法，該黏土礦物表面水化抑制劑的結(jié)構(gòu)式如下所示：本發(fā)明提供一種黏土礦物表面水化抑制劑的制備方法，包括以下步驟：A、配制Boc?β丙氨酸溶液，并在冰水浴條件下加入活化劑、縮合劑與催化劑，攪拌反應(yīng)，再加入二乙烯三胺，反應(yīng)后過濾得到的固體進(jìn)行純化，再次過濾與干燥得到固體中間產(chǎn)物；B、取步驟A得到的固體中間產(chǎn)物研磨成粉末；C、將鹽酸/1,4二氧六環(huán)與有機(jī)溶劑配成溶液，然后與步驟B研磨的粉末混合，并密封攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后處理液進(jìn)行過濾得到濾渣，即為黏土礦物表面水化抑制劑，有效抑制黏土礦物表面的水化作用。

技術(shù)研發(fā)人員：黃丹超,毛禹清,陳世林,晏瑋,羅仕林,王建威,陳紅,唐濤,廖茂芪,張健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19