[發明專利]一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備與應用

無效

• 申請號: 201410067572.1
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103865502A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 張潔;陳剛;張黎;蔡丹
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: C09K8/50
• 分類號: C09K8/50;C09K8/035
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

技術領域

本發明涉及黏土膨脹抑制劑制備技術領域，具體涉及一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備與應用。

背景技術

泥頁巖的主要成分是黏土礦物，其中顆粒極細的含水鋁硅酸鹽構成的層狀礦物——蒙脫石，其結構中層與層之間的作用力為較弱的范德華力，在與水基油田工作液相互作用過程中易吸水膨脹。泥頁巖水化膨脹和分散引起的井壁失穩一直是鉆井工程中的技術難題，因此鉆遇泥頁巖地層的水基油田工作液中必須提高油田工作液對泥頁巖的抑制性，最大程度地降低井下復雜情況的發生率。在現有的泥頁巖抑制劑中，胺基抑制劑通過其特有的吸附作用能很好地鑲嵌在黏土層間，降低黏土吸收水分的趨勢，且胺類抑制劑可通過調整取代基或引入新官能團來優化分子結構，在性能上具有較大的提升空間，是一類很有發展前景的泥頁巖抑制劑。

早期使用的胺類黏土膨脹抑制劑如氯化銨、四甲基氯化銨、氯化膽堿等抗溫性較差，易分解出有害氣體氨氣，對泥頁巖的抑制性較差；近年來聚胺類頁巖黏土膨脹抑制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。聚胺類頁巖黏土膨脹抑制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，但由于其分子量較大，只能吸附在黏土表面，對于膨脹性強的黏土來說聚胺類頁巖黏土膨脹抑制劑的抑制效果并不理想。此外，部分聚胺類頁巖黏土膨脹抑制劑還存在毒性大、與陰離子處理劑配伍性差等諸多問題。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備與應用，制備的黏土膨脹抑制劑的分子量小、抑制性能好、環境友好。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟：

第一步，在反應釜中將胺溶于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、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，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團比例為1:?1-5的羧酸，所述羧酸為工業級及其以上純度的草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、苯甲酸、水楊酸、亞氨基二乙酸、氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、谷氨酸及其混合物；?

第三步，將上述混合物加熱至30-100℃，至其全部溶解；

第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；

第五步，將上述混合物轉移至研缽中，加入與胺和羧酸總質量比為10-1:?1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業級及其以上純度的產品。

應用時，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質量的0.1-1.0%，其對黏土的防膨率為50-80%。

本發明的優點：小分子黏土膨脹抑制劑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，且小分子黏土膨脹抑制劑易降解對環境友好。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步描述。

實施例1

一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟：

第一步，在反應釜中將胺溶于5倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業級二乙醇胺，所述溶劑為工業級甲醇；?

第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團比例為1:?1的羧酸，所述羧酸為工業級丙二酸；?

第三步，將上述混合物加熱至30℃，至其全部溶解；

第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；

第五步，將上述混合物轉移至研缽中，加入與胺和羧酸總質量比為5:?1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業級產品。

應用時，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質量的1.0%，其對黏土的防膨率為60%。

實施例2

一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟：

第一步，在反應釜中將胺溶于8倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為化學純三乙醇胺，所述溶劑為工業級乙醇；?

第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團比例為1:?1的羧酸，所述羧酸為工業級己二酸；?

第三步，將上述混合物加熱至40℃，至其全部溶解；

第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；