[發明專利]一種黏土穩定劑及其應用

有效

• 申請號: 201610269047.7
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN107312507B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 曾義金;楊帆;楊小華;林永學;王琳;董曉強;王海波;孔勇;何劍
• 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石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/68
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 劉烽;桑勝梅

本發明涉及一種用于低滲地層的黏土穩定劑的制備方法，依次包括以下步驟：將環氧氯丙烷加入到一元脂肪胺的水溶液中，然后反應一定時間；再加入環氧氯丙烷，然后升溫，進行反應；然后加入多元胺，再加入環氧氯丙烷，然后進行反應，干燥后得到所述的黏土穩定劑。

技術領域

本發明涉及油氣開采所用的助劑領域，具體涉及一種黏土穩定劑的制備方法及其應用。

背景技術

我國油氣儲層都含有一定量的粘土礦物，當儲層中黏土含量較高時(如：我國川東南涪陵地區頁巖氣儲層平均黏土含量為32％，丁山地區達40％-60％，彭水地區達20％-50％)，當鉆井、固井、注水、壓裂、酸化、修井等水基工作液侵入，極易引起黏土礦物膨脹、分散和運移，可能堵塞地層孔隙結構的喉部、降低地層的滲透率，減少油井產量，造成油氣層傷害，因此必須加入黏土穩定劑。

黏土穩定劑經歷了無機鹽、無機多核聚合物、陽離子表面活性劑、有機陽離子聚合物階段。其中，有機陽離子聚合物黏土穩定劑成為熱門研究方向，如CN101921366由二烯丙基氯化銨和三烯丙基氯化銨合成三支鏈陽離子聚合物，用于采油過程中穩定黏土。但研究表明高分子量的陽離子聚合物不適合低滲透率地層，容易在地層孔隙通道中形成栓塞，從而堵塞地層；同時聚合物由于分子鏈長，含有陽離子基團數量多，易與含陰離子基團的處理劑發生反應，極大影響處理劑效果。因此，需要研制相對低分子質量、保護地層不受傷害且與其他處理劑配伍性好的黏土穩定劑。

在現場應用中，一些施工過程(如減阻水壓裂，要求黏土穩定劑用量極低0.1％-0.5％)對用量控制非常嚴格。然而，在大量專利及文獻中，往往注重用量在1％～2％的防膨效果，對用量0.3％～1％的防膨效果評價較少，在應用中也往往選擇較高用量，目前該類黏土穩定劑存在高用量時(1％～2％甚至以上)防膨效果優異，而在低用量(0.5％)時防膨效果較差的問題，如小分子聚胺穩定劑EM(化學與生物工程，2010，27(12))，用量在1％-2％時，防膨率達到72％-86％，但用量為0.5％時,防膨率僅為43％。

發明內容

本發明針對現有黏土穩定劑用量大、防膨率低，聚合物黏土穩定劑分子量大、易造成地層傷害的問題，本發明提供了一種黏土穩定劑的制備方法。根據本發明制備的多組分黏土穩定劑，其分子量相對較低，即使在極低用量下也能夠有效抑制黏土水化膨脹及分散運移。本發明的黏土穩定劑可適用于低滲地層。本發明還提供了所述黏土穩定劑的應用。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于低滲地層的黏土穩定劑的制備方法，依次包括以下步驟：

a將環氧氯丙烷加入到一元脂肪胺的水溶液中，然后反應一定時間；

b向步驟a中反應后的溶液中再加入環氧氯丙烷，然后升溫，進行反應；

c向步驟b中反應后的溶液中加入多元胺，再加入環氧氯丙烷，然后進行反應，干燥后得到所述的黏土穩定劑。

根據本發明提供的方法，能夠高轉化率地制備黏土穩定劑。所述得到的黏土穩定劑，通過一元胺脂肪胺、環氧氯丙烷和多元胺的反應，形成直鏈和網狀結構共存的分子結構，同時多點作用于帶負電的黏土顆粒，吸附程度高，從而實現了低加量時防膨率高的目的。

根據本發明提供的方法的一個具體實施方式，所述一元脂肪胺選自二甲胺、三甲胺、二乙胺和三乙胺中的至少一種。所述多元胺為含至少兩個胺基的化合物。在一個具體的實施例中，所述多元胺為三乙烯四胺和/或四乙烯五胺。在另一個具體的實施例中，所述多元胺為三乙烯四胺和四乙烯五胺的混合物。且在一個優選的實施方式中，三乙烯四胺和四乙烯五胺的摩爾比為1:1-1:5。

根據本發明提供的方法的另一個具體實施方式，所述一元脂肪胺、總的環氧氯丙烷和多元胺的摩爾比為1:(0.9-1.5):(0.2-1)。