[發明專利]一種耐溫型粘土穩定劑及其合成方法

有效

• 申請號: 201410455758.4
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN105462570B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 李強;陳利霞;李建兵;杜寶壇;任占春;成梅華;張君;張磊;宋菲;盧占國;張星
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C08F122/40
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所37224
• 代理人: 劉亞寧

技術領域:

本專利涉及到一種油田開發過程中使用的防止粘土膨脹的耐溫型粘土穩定劑，在鉆井、完井、生產、開發、壓裂及注水中起到防止粘土膨脹保護儲層的作用。

背景技術：

早期使用KCl、NH₄Cl等簡單無機鹽類作為粘土穩定劑其使用量大，對入井液性能造成一定影響。上世紀六七十年代使用羥基鋁(Al₆(OH)₁₂Cl₁₂)以及羥基鋯化合物作為粘土穩定劑，存在耐溫耐酸性等問題。近年來主要以陽離子有機聚合物類化合物作為粘土穩定劑，用量小、性能好、耐酸性好，但普遍存在耐溫性較差的問題。有機聚合物類粘土防膨劑包括非離子、陰離子和陽離子型有機聚合物，應用最多效果較好的是陽離子聚合物，多為聚季胺鹽、聚季磷酸鹽等，其中以環氧氯丙烷、環氧丙烷及有機胺類化合物以及以丙烯酰胺等為起始原料合成的直鏈型、支鏈型聚合物是目前研究及應用較多較為廣泛的粘土穩定劑。《化學與生物工程》，2006年23卷55-57頁(1672-5425(2006)01—0055-03)報道了以環氧丙烷與二甲胺等有機胺類聚合產生的聚合物具有較好的防膨功能；浙江大學韓志昌碩士論文《粘土穩定劑合成技術研究》(浙江大學，2003年)中報道了以三甲基烯丙基氯化銨與丙烯酰胺合成支鏈型粘土穩定劑及以二甲基二乙烯基氯化銨與丙烯酰胺聚合的雜環型粘土穩定劑具有較好的防膨效果，但以上產品均存在耐溫性較差的問題。《油氣田地面工程》，2006年25卷28頁介紹的以二甲基二乙烯丙基氯化銨(DMDAAC)等為起始原料聚合合成的粘土穩定劑具有一定的耐溫性及良好的防膨效果。《化學與生物工程》，2009年26卷68-70頁(1672-5425(2009)01-0068–03)介紹了一種以環氧氯丙烷和三甲胺合成的一種Gemini季銨鹽粘土穩定劑，其室溫下防膨率達到了88.7％。以上介紹的防膨劑類型均有較好的防膨效果，耐酸堿性也較好，但是普遍存在的缺點是耐溫性不能達到目前油氣田開發高溫深層的使用要求，需要開發新型的耐溫超過200℃以上的防膨劑以滿足生產上的需要。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足，目的之一是提供一種在鉆井、完井、生產、開發、壓裂及注水中起到防止粘土膨脹保護儲層的作用的耐溫型粘土穩定劑，在210℃溫度內可以保持穩定不會發生分解，可適用于油田開發中高溫儲層防膨使用的耐高溫型粘土穩定劑；目的之二是提供該耐溫型粘土穩定劑的合成方法。

本發明的目的之一可通過如下技術措施來實現：

該耐溫型粘土穩定劑的結構式如下：

其中：

R為C1-C6的烷基鏈；R1為C1-C3的烷基；X為聚合度20-500。

本發明的目的之二可通過如下技術措施來實現：

該耐溫型粘土穩定劑的合成方法按如下步驟進行：

a.按照丁烯二酸酐：二胺類化合物＝1:1～2摩爾份配比，先將順丁烯二酸酐置于反應容器中，再于50℃以下，將二胺類化合物緩慢加入到順丁烯二酸酐中，然后控制溫度30～50℃，反應2～5小時，得開環取代產物；

b.將a步驟的開環取代產物升溫至60℃～120℃，N₂保護下，環化反應5～10小時，得順丁二烯酰胺聚合單體，減壓蒸餾，重結晶，得中間產物；

c.將b步驟的中間產物按照中間產物：蒸餾水＝1:50～1:500摩爾比溶于蒸餾水中，得溶解液，同時加入該溶解液重量0.05％～3％的氧化劑型引發劑，升溫至150～190℃，反應5～15小時；

d.向c步驟反應容器的反應液中加入有機強酸，調節反應體系pH為6～7，得產品。

本發明的目的之二還可通過如下技術措施來實現：

所述的二胺類化合物為二胺類化合物一端為伯胺、一端為叔胺、中間連接為碳原子數為1-6的碳鏈或叔胺為C1-C3的烷基；所述的氧化劑型引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨；所述的有機強酸為甲級磺酸、苯磺酸、2,4,6-三硝基苯甲酸、三氟乙酸或三氯乙酸。

本發明的反應式如下。