一种页岩抑制剂及其制备方法技术领域
本发明涉及石油钻井领域，尤其涉及一种页岩抑制剂及其制备方法。
背景技术
泥页岩地层由于其所含黏土比例高，容易水化崩塌，给钻井作业带来极大
的负面影响，钻井过程中常出现井壁失稳、井径扩大、卡钻、扭矩及阻力增大
等一系列井下复杂情况，增加了钻井难度。因此钻遇泥页岩地层时必须提高钻
井液对泥页岩的抑制性，最大限度地降低井下复杂情况的发生率。常用的页岩
抑制剂主要有聚合物类、无机盐类、沥青类和腐植酸类等，这些页岩抑制剂均
各自存在一些不足，如沥青类不利于保护环境，硅酸盐会使体系流变性难以调
控，糖苷类、聚乙二醇类不能解决活性泥页岩的钻井问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种页岩抑制剂及其制备方法，该页岩抑制剂能够
解决泥页岩底层的钻井问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种页岩抑制剂，包括以质量百分比的原料配制而成：
优选地，包括以质量百分比的原料配制而成：
优选地，所述水为纯水或超纯水。
本发明还提供了一种页岩抑制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)向反应釜内加入水、己二胺，得到第一混合液；
2)向步骤1)得到的所述第一混合液中加入甲酸、乙酸，并控制反应釜
内的温度，得到第二混合溶液；
3)向步骤2)得到的所述第二混合溶液中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，
搅拌反应即得到聚胺类页岩抑制剂。
优选地，步骤2)中所述反应釜内的温度为50～100℃，反应时间为2～4h。
优选地，步骤3)具体为：向步骤2)得到的所述第二混合溶液中加入聚
二甲基二烯丙基氯化铵，继续搅拌并维持反应釜内温度，反应时间为0.5～2h，
即制得聚胺类页岩抑制剂。
本发明的有益效果为：
在本发明中，采用己二胺、甲酸、乙酸、聚二甲基二烯丙基氯化铵与反应
得到的聚胺类页岩抑制剂，能够有效抑制泥页岩水化膨胀，且具有低毒、低氨
气味、热稳定性高以及与其他处理剂配伍性好的特点，是目前最具发展潜力的
胺类页岩抑制剂。实验结果表明，本发明提供的页岩抑制剂的滚动回收率在
88.4％以上，体积膨胀率低于10.9％，失水低于26.1mL.
具体实施方式
本发明公开了一种页岩抑制剂及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本
文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所述类似的替换和改动
对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的
方法及引用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明
内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来
实现和应用本发明技术。
一种页岩抑制剂，包括以质量百分比的原料配制而成：
在本发明中，聚二甲基二烯丙基氯化铵起到凝胶作用。其中，聚二甲基二
烯丙基氯化铵的质量百分比为15～35％。在本发明的实施例中，聚二甲基二烯
丙基氯化铵的质量百分比为20～30％；在本发明的其他实施中，聚二甲基二烯
丙基氯化铵的质量百分比为23～27％。
在本发明中，己二胺作为胺类化合物；己二胺的质量百分比为10～25％。
在本发明的实施例中，己二胺的质量百分比为15～20％；在本发明的其他实施
例中，己二胺的质量百分比为17～18％。
在本发明中，甲酸、乙酸作为酸类化合物，用于与上述胺类化合物反应生
成页岩抑制剂。其中甲酸的质量百分比为5～15％。在本发明的实施例中，甲
酸的质量百分比为8～12％。
乙酸的质量百分比为5～15％。在本发明的实施例中，乙酸的质量百分比
为8～12％。
在本发明中，水起到稀释剂的作用。其中，水的质量百分比为15～40％。
在本发明的实施例中，水的质量百分比为20～35％；在其他实施例中，水的质
量百分比为25～30％。
在本发明的实施例中，水为纯水或超纯水。
本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
本发明还公开了一种页岩抑制剂的制备方法，包括以下步骤:
1)向反应釜内加入水、己二胺，得到第一混合液；
2)向步骤1)得到的所述第一混合液中加入甲酸、乙酸，并控制反应釜
内的温度，得到第二混合溶液；
3)向步骤2)得到的所述第二混合溶液中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，
搅拌反应即得到聚胺类页岩抑制剂。
本发明所有原料的来源没有特殊限制，为市售即可。
其中，水、己二胺、甲酸、乙酸、聚二甲基二烯丙基氯化铵均同上所述，
在此不再赘述。
在本发明中，己二胺先与甲酸、乙酸反应，再与聚二甲基二烯丙基氯化铵
反应得到的聚胺类页岩抑制剂，能够有效抑制泥页岩水化膨胀，且具有低毒、
低氨气味、热稳定性高以及与其他处理剂配伍性好的特点，是目前最具发展潜
力的胺类页岩抑制剂；进一步提高抑制性和降低毒性，实现“绿色”钻井液体
系将是胺类抑制剂及其钻井液体系的发展方向。
在本发明的实施例中，己二胺与甲酸、乙酸反应温度为50～100℃，反应
时间为2～4h；在其他实施例中，己二胺与甲酸、乙酸反应温度为70～80℃。
在本发明的实施例中，步骤3)具体为，第二混合溶液中加入聚二甲基二
烯丙基氯化铵，继续搅拌并维持反应釜内温度，反应时间为0.5～2h，即制得
聚胺类页岩抑制剂。
本发明提供的页岩抑制剂及其制备方法中所用的原料均可由市场购得。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的基板及其制备方
法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
取15g纯水、25g己二胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到第一混合物；向
第一混合物中加入15g甲酸、10g乙酸，在75℃下反应3h，得到第二混合溶
液；向第二混合溶液中加入35g聚二甲基二烯丙基氯化铵，保持反应釜内的温
度，反应1.5h，即得到聚胺类页岩抑制剂。
实施例2
取25g超纯水、15g己二胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到第一混合物；
向第一混合物中加入10g甲酸、15g乙酸，在80℃下反应4h，得到第二混合
溶液；向第二混合溶液中加入35g聚二甲基二烯丙基氯化铵，保持反应釜内的
温度，反应2h，即得到聚胺类页岩抑制剂。
实施例3
取40g纯水、10g己二胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到第一混合物；向
第一混合物中加入8g甲酸、12g乙酸，在75℃下反应3h，得到第二混合溶液；
向第二混合溶液中加入35g聚二甲基二烯丙基氯化铵，保持反应釜内的温度，
反应1.5h，即得到聚胺类页岩抑制剂。
实施例4
取30g超纯水、20g己二胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到第一混合物；
向第一混合物中加入12g甲酸、8g乙酸，在75℃下反应3h，得到第二混合溶
液；向第二混合溶液中加入30g聚二甲基二烯丙基氯化铵，保持反应釜内的温
度，反应1.5h，即得到聚胺类页岩抑制剂。
实施例5
取20g纯水、25g己二胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到第一混合物；向
第一混合物中加入15g甲酸、15g乙酸，在100℃下反应2h，得到第二混合溶
液；向第二混合溶液中加入25g聚二甲基二烯丙基氯化铵，保持反应釜内的温
度，反应1h，即得到聚胺类页岩抑制剂。
实施例6
取40g超纯水、25g己二胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到第一混合物；
向第一混合物中加入15g甲酸、5g乙酸，在50℃下反应4h，得到第二混合溶
液；向第二混合溶液中加入15g聚二甲基二烯丙基氯化铵，保持反应釜内的温
度，反应1.5h，即得到聚胺类页岩抑制剂。
实施例7
取35g纯水、25g己二胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到第一混合物；向
第一混合物中加入5g甲酸、15g乙酸，在75℃下反应3h，得到第二混合溶液；
向第二混合溶液中加入20g聚二甲基二烯丙基氯化铵，保持反应釜内的温度，
反应2h，即得到聚胺类页岩抑制剂。
性能评价
1)滚动回收率评价
1.1滚动回收率评价方法
取含钠膨润土7％的基浆350m于高速杯中，加入聚胺类页岩抑制剂后高
速搅拌15～20min，使处理剂充分分散，然后将其导入滚子炉老化罐中，再加
入6～120目钻屑30g后搅拌均匀，在60℃下滚动6h后，用40目筛过滤出未
分散的钻屑。干燥称重为W，计算滚动回收率(W/30×100％)。
1.2滚动回收率测定
将上述实施例1～7按体积膨胀率评价方法进行评价，结果见表1所示。
2)体积膨胀评价
2.1体积膨胀评价方法
取三只离心管，在第一离心管中盛0.5g钠膨润土，10ml煤油；第二离心
管中盛0.5g钠膨润土，10ml水；第三离心管中盛0.5g钠膨润土，10ml聚胺类
页岩抑制剂。水化2h后，用离心机高速离心20min，测定煤油中膨润土体积
为V0，水中膨润土的体积为V1，聚胺类页岩抑制剂中膨润土体积为V2。计算
防膨胀率ρ＝(V1-V2)/(V1-V0)×100％。
2.2体积膨胀率测定
将上述实施例1～7按体积膨胀率评价方法进行评价，结果见表1所示。
3)失水评价
3.1失水评价方法
量取400mL水，向其中加入16g钠膨润土和0.8g无水碳酸钠，在
10000r/min下高速搅拌20min，即为一份基浆，放置24h备用；取一份基浆，
向其中加入6g聚胺样品，于10000r/min下高速搅拌20min后，在180℃下老
化16h，冷却后取出，在10000r/min下高速搅拌5min后，按按
GB/T16783.1-2006中7.2节的方法测试高温老化后的API滤失量(室温
/0.69MPa)。
1.2失水测定
将上述实施例1～7按失水评价方法进行评价，结果见表1所示。
表1实施例1～7滚动回收率、体积膨胀率和失水测定结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发
明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发
明的保护范围之内。