[發(fā)明專利]一種耐高溫粘土穩(wěn)定劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310397434.5
• 申請(qǐng)日: 2013-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN104418984B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 封心領(lǐng);袁俊秀;王康;逯貴廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;南化集團(tuán)研究院
• 主分類號(hào): C08F283/00
• 分類號(hào): C08F283/00;C08F226/02;C08F220/58;C08F228/02;C08F4/40;C09K8/575
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耐高溫粘土穩(wěn)定劑及其制備方法。

背景技術(shù)

地層中含有一定量的粘土礦物，主要有高嶺石、蒙脫石、伊利石和綠泥石等，在油田開發(fā)過程（注水、酸化、壓裂）當(dāng)這些粘土遇到外來水或水基物質(zhì)時(shí)就會(huì)發(fā)生膨脹、分散、運(yùn)移、堵塞孔隙吼道，造成地層滲透率降低，對(duì)于低滲率油藏破壞更為嚴(yán)重。為了減輕對(duì)儲(chǔ)層傷害，油田中常加入粘土穩(wěn)定劑來改善粘土的水化膨脹、分散運(yùn)移。

根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同粘土穩(wěn)定劑可以分為：無機(jī)鹽類、無機(jī)多核聚合物類、有機(jī)聚合物類。

無機(jī)鹽類粘土穩(wěn)定劑具有價(jià)格低廉，短期防膨效果好；缺點(diǎn)是不能形成多點(diǎn)吸附，時(shí)效短。

無機(jī)多核聚合物類主要有羥基鋁、羥基鋯、羥基鐵等。這類粘土穩(wěn)定劑能有效防止粘土膨脹與運(yùn)移，但是耐酸性能差，不能用于碳酸鹽含量高的砂巖地層。

有機(jī)聚合物類是研究最為廣泛的一類粘土穩(wěn)定劑。目前，這類粘土穩(wěn)定劑使用最多的為有機(jī)陽離子型聚合物。這類粘土穩(wěn)定劑又以聚季銨鹽型為主，如：聚二甲基二烯丙基氯化銨，聚三甲基烯丙基氯化銨，陽離子聚丙烯酰胺等。該類粘土穩(wěn)定劑具有耐溫、耐酸、有效期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。目前使用的有機(jī)粘土穩(wěn)定劑多數(shù)為直鏈型，分子量大時(shí)容易對(duì)中低滲地層孔隙吼道造成堵塞，分子量小時(shí)防膨效果差，有效期短。

現(xiàn)有的粘土穩(wěn)定劑雖然在一定程度上都有耐溫、粘土穩(wěn)定的能力，但是在耐高溫、抗鹽、長(zhǎng)效性以及在中低滲油藏使用方面存在不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫粘土穩(wěn)定劑及其制備工藝。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：耐高溫粘土穩(wěn)定劑，其特征在于該穩(wěn)定劑由環(huán)氧氯丙烷、二甲胺、不飽和季銨鹽與含有磺酸基的單體聚合而成，其主鏈含有氮陽離子，且其側(cè)鏈同時(shí)含有氮陽離子及磺酸根陰離子。

所述的粘土穩(wěn)定劑，其特征在于其分子結(jié)構(gòu)式如下：

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式中，x：y：z=（1-42）：（1-14）：（1-10）；

或其分子結(jié)構(gòu)式如下：

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式中，x：y：z=（1-42）：（1-12）：（1-12）；

或其分子結(jié)構(gòu)式如下：

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式中，x：y：z=（1-42）：（1-10）：（1-18）。

本發(fā)明的一種耐高溫粘土穩(wěn)定劑制備方法，包括以下步驟：

1）將一定量的含磺酸基的單體溶于水中，用KOH調(diào)節(jié)pH值至6～8；

2）向反應(yīng)器中加入環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)器溫度控制在10～30℃；

3）向上述反應(yīng)器中加入二甲胺水溶液、不飽和季銨鹽以及步驟1中的含有磺酸基的單體溶液。最終配成單體總質(zhì)量百分濃度為30～55%；

4）向上述反應(yīng)器中通氮?dú)獠⒓尤胍l(fā)劑，反應(yīng)溫度為40～90℃，反應(yīng)時(shí)間為2～8h；

5）當(dāng)步驟4的反應(yīng)產(chǎn)物的分子量在1500～6000時(shí)，加入鏈轉(zhuǎn)移劑，反應(yīng)完畢即得到粘土穩(wěn)定劑。

其中，所述耐高溫粘土穩(wěn)定劑所用原料配比：以單體總量為1，各單體的質(zhì)量百分比為：環(huán)氧氯丙烷30～60%；二甲胺11～19%，不飽和季銨鹽2～20%，含磺酸基單體2～20%，甲酸鈉0.5%～5%；最終配成單體總質(zhì)量百分濃度為30%～55%的水溶液。

所述不飽和季銨鹽可以是烯丙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、二乙基二烯丙基氯化銨中的一種或者幾種的混合物。

所述含磺酸基的單體可以是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、丙烯酰胺丁基磺酸中的一種或者幾種的混合物。

所述引發(fā)劑可以為水溶性的偶氮類引發(fā)劑、雙氧水以及過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原體系，也可選取過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉氧化還原體系，引發(fā)劑加入量為單體總質(zhì)量的0.1～4.0%；引發(fā)劑優(yōu)選過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原體系，亞硫酸氫鈉與過硫酸銨摩爾比為1:1.0～1.3，優(yōu)選1:1.2。

本發(fā)明的有益效果和特點(diǎn)：

（1）本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑主鏈與側(cè)鏈均含陽離子。主鏈含有的正電荷較多，可以同時(shí)與多個(gè)粘土顆粒發(fā)生吸附，形成多點(diǎn)吸附，抑制粘土的水化膨脹；同時(shí)側(cè)鏈中含有的氮陽離子，活動(dòng)自由度比較大，對(duì)于粘土顆粒的分散運(yùn)移有著強(qiáng)烈的控制作用，具有很強(qiáng)的耐水洗性。