新型Gemini兩性表面活性劑的制備及頁巖抑制性能評價

蘇慕博文

摘 ?????要：針對涪陵地區(qū)泥頁巖含量較高，井壁失穩(wěn)、坍塌現(xiàn)象頻發(fā)的問題，以小分子有機胺、溴代十二烷和二溴乙烷為單體共聚合成了一種新型Gemini兩性離子聚合物頁巖抑制劑，室內(nèi)考察了該抑制劑的常規(guī)抑制性能、耐溫抗鹽性能以及對鉆井液性能的影響，結(jié)果表明，加入2.0%Gemini可以使泥頁巖鉆屑滾動回收率達到91%以上，并具有良好的抑制膨潤土造漿能力，抑制效果明顯優(yōu)于無機鹽類抑制劑;同時具有良好的耐溫抗鹽性能;Gemini對現(xiàn)場鉆井液體系的流變性和濾失量的影響較小，具有較好的配伍性，同時進行了現(xiàn)場試驗，結(jié)果表明合成的Gemini抑制劑能夠滿足涪陵地區(qū)鉆井要求。

關(guān) ?鍵 ?詞：涪陵地區(qū);抑制劑;表明活性劑;鉆井液

中圖分類號：TE 39 ??????文獻標(biāo)識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）06-1194-04

Abstract： Aiming at the problems of high content of shale in Fuling area， the instability of well wall and frequent collapse， a new type of Gemini amphoteric polymer as shale inhibitor was synthesized by copolymerization of small molecular organic amines， bromosodecane and dibromoethane. Indoor investigation of the inhibitor's conventional inhibition properties， temperature and salt resistance and impact on the performance of drilling fluids was carried out. The results showed that the addition of 2.0% Gemini inhibitor made the shale drill cuttings recovery rate reach more than 91 %， and the inhibitor had a good ability to inhibit the pulping ability of bentonite， the inhibition effect was significantly better than inorganic salt inhibitors; at the same time it had good temperature and salt resistance; The Gemini inhibitor had little influence on the rheology and fluid loss of the on-site drilling fluid system， and had good compatibility. Field testing results showed that the synthetic Gemini inhibitor can meet the drilling requirements in Fuling.

Key words： Fuling area; Inhibitor; Surfactant; Drilling fluid

常規(guī)水基鉆井液在鉆遇富含黏土礦物的泥頁巖地層段時，由于泥頁巖易水化膨脹，導(dǎo)致地層造漿，出現(xiàn)井壁失穩(wěn)的現(xiàn)象，從而造成地層損害，影響鉆井質(zhì)量和油田開發(fā)效果[1-2]。油基鉆井液由于能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好和對油氣層損害程度較小等多種優(yōu)點在鉆遇泥頁巖地層時廣為使用[3-4]，然而，油基鉆井液的配制成本比水基鉆井液高得多，使用時往往會對井場附近的生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，而且與使用水基鉆井液相比機械鉆速一般較低，隨著近年來國家對環(huán)保工作的重視程度越來越大，油基鉆井液的應(yīng)用受到了較大的影響[5-6]。因此，高性能水基鉆井液是目前國內(nèi)外眾多專家和學(xué)者研究的熱門項目，其中針對易膨脹的泥頁巖地層采用的水基鉆井液體系，頁巖抑制劑是其核心處理劑之一，同時也是一個攻關(guān)的難點[7-8]。

目前，國外很多石油公司（包括哈里伯頓、貝克休斯以及殼牌集團等）都在積極研發(fā)適合水基鉆井液用的泥頁巖抑制劑，并且取得了一定的現(xiàn)場效果，澳大利亞NorthWestShelf氣田是一口深水探井，采用傳統(tǒng)的水基鉆井液體系經(jīng)常發(fā)生鉆頭泥包現(xiàn)象，由于采用了貝克休斯新研制的鉀離子抑制劑，無漏失現(xiàn)象，且取得了較好的應(yīng)用效果[9-10]。國內(nèi)常用的泥頁巖抑制劑種類有無機鹽類、聚胺類、聚有機硅胺類等，其中聚胺類抑制劑的應(yīng)用較為廣泛，主要有銨基陽離子、季銨鹽、聚胺酸、多羥基烷基銨鹽、二胺、聚乙氧基二胺和新型伯二胺等種類、但此類抑制劑往往存在用量大、與鉆井液體系配伍性差、陽離子基團毒性較大等問題[11-15]。而兩性離子聚合物中同時含有陰陽離子基團，在抑制性和維持鉆井液性能穩(wěn)定方面具有較大的優(yōu)勢[16-22]。

本文針對涪陵地區(qū)某區(qū)塊地層泥頁巖含量較高，井壁失穩(wěn)、坍塌現(xiàn)象頻發(fā)的問題，以小分子有機胺、溴代十二烷和二溴乙烷為單體共聚合成了一種新型Gemini兩性離子聚合物頁巖抑制劑，室內(nèi)考察了該抑制劑的常規(guī)抑制性能、耐溫抗鹽性能以及對鉆井液性能的影響，同時進行了現(xiàn)場試驗，該新型抑制劑的抑制性能可以較好的滿足涪陵地區(qū)鉆井的要求。

參考文獻：

[1] 楊晨曦，黃少華，仇汝臣.一種新型兩性離子親水作用色譜固定相的制備及其色譜性能評價[J].當(dāng)代化工，2018，47（08）：1549-1552.

[2] 熊俊杰，趙戰(zhàn)江，安琦，王世彬.高溫海水基壓裂液稠化劑兩性離子胍

膠合成及性能評價[J/OL].油田化學(xué)，2018（03）：401-405.

[3] 張瑤，付美龍，侯寶峰，吳?？?，江厚順.耐溫抗鹽型嵌段聚醚類陰-非兩性離子表面活性劑的制備與性能評價[J/OL].油田化學(xué)，2018（03）：485-491.

[4] 董樂，葛秀娟，高文超，李興，魏文瓏，常宏宏.m-n-m型Gemini季銨鹽表面活性劑的合成及性能研究[J].日用化學(xué)工業(yè)， 2018， 48 （09）： 495-499.

[5]陳芬.兩性雙子表面活性劑的合成及其耐蝕性[J].腐蝕與防護，2018，39（09）：684-688.

[6]王亞魁，姜亞潔，耿濤，鞠洪斌.雙酰胺基Gemini陽離子表面活性劑的合成及應(yīng)用性能[J/OL].精細化工：1-8.

[7]李智，唐后亮，馮岸超，湯華燊.“活性”/可控自由基聚合制備兩性離子聚合物及其應(yīng)用[J].化學(xué)進展，2018，30（08）：1097-1111.

[8]郭乃妮，劉聰，楊靜.陰離子Gemini表面活性劑的合成研究進展[J].皮革與化工，2018，35（04）：14-18.

[9]谷貝，陳志娟，張亞楠，陳強，沈健.兩性離子化合物對淀粉酶活性的影響[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2018，30（08）：1367-1371.

[10]王博，劉杭，韓肖惠，杜晶晶，張彰.殼聚糖改性—兩性離子高分子表面活性劑的制備[J].化學(xué)研究，2018，29（03）：283-287.

[11] 郭輝，莊玉偉，褚艷紅，曹健，趙根鎖，張國寶.耐高溫清潔壓裂液的制備與性能研究[J].油田化學(xué)，2017，34（04）：590-593.

[12] 賴小娟，汪潔，趙鵬云，王磊，劉佩，趙見平.一種甜菜堿雙子表面活性劑的合成及其性能[J].精細化工，2018，35（01）：135-140.

[13]陳沫，臧長江，陳暉，雒秋江，李鳳鳴，潘榕.不同離子型表面活性劑對反芻動物瘤胃發(fā)酵調(diào)控的研究進展[J].中國畜牧獸醫(yī)， 2018， 45 （05）： 1203-1210.

[14]鮑艷，劉盼，郭佳佳.季銨鹽有機硅雙子表面活性劑的物化及抗菌性能[J].精細化工，2018，35（08）：1306-1312.

[15]李丹，吳倩，劉莉，孫曉日，郭蒙，馮一民.雙子表面活性劑修飾金納米流體的制備及穩(wěn)定性[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報， 2017， 38 （10）： 1829-1833.

[16]吳浩，孫怡韞，王健，唐善法，鄭雅慧.磺酸鹽雙子表面活性劑類超低界面張力泡沫體系研究[J].精細石油化工進展，2017，18（04）：1-4.

[17]張煒婕. 退役復(fù)合絕緣子清洗工藝的研究[D].鄭州大學(xué)，2018.

[18] 王軍正，丁世磊.N，N-雙（辛烷基二甲基）-2-羥基-1，3-二氯化丙二銨鹽雙子表面活性劑的合成及表面活性[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2018，47（04）：27-30.

[19]酈曉筠，余凱，張彰.磺化甜菜堿型雙子表面活性劑的合成及性能[J].化學(xué)研究，2017，28（02）：201-205.

[20]徐春濤，紀紅兵，歐春鳳.有機硅表面活性劑在日用化工中的應(yīng)用[J].香料香精化妝品，2016（04）：62-66.

[21]白玉爽，張祥文.表面活性劑在化妝品中的研究應(yīng)用進展[J].飲食科學(xué)，2018（04）：229.

[22]汪志，崇曉東，薛華玉，楊豪，王黎陽.松香基Gemini表面活性劑研究進展[J].化工管理，2018（05）：247.