[發(fā)明專利]含N雜環(huán)季銨鹽陽離子型防膨粘土穩(wěn)定劑及其合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710072425.7
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106866506B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張松亭;王志堅(jiān);陳曉春;楊勝利;白昕;榮雁;杜春安;馬天態(tài);孫立柱;陶建強(qiáng);楊再新
• 申請（專利權(quán)）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石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: C07D213/36
• 分類號: C07D213/36;C09K8/035
• 代理公司: 青島申達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37243
• 代理人: 霍本俊

本發(fā)明屬于油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及含N雜環(huán)季銨鹽陽離子型防膨粘土穩(wěn)定劑及其合成方法，該粘土穩(wěn)定劑是由萘酐與正十二醇反應(yīng)生成十二烷基萘酐半酯，然后與N,N?二甲氨基氯甲烷通過溶液聚合反應(yīng)生成中間體，最后再與2?溴甲基吡啶反應(yīng)生成，其中萘酐、正十二醇、N,N?二甲氨基氯甲烷和2?溴甲基吡啶的摩爾比為1:1～1.6:1.1～1.5:0.8～1.7，優(yōu)選為1:1.1:1.2:1.5。本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑的原料來源廣泛、合成工藝簡單、用量少、油藏適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)；本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑耐溫耐鹽性能好，能耐溫達(dá)到220℃，耐礦化度達(dá)到220000mg/L，且具有良好的配伍性；本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑可強(qiáng)烈的吸附到粘土表面，不易分解，粘土穩(wěn)定劑有效期長，防膨率高，防膨率達(dá)到98％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油開采領(lǐng)域，具體涉及含N雜環(huán)季銨鹽陽離子型防膨粘土穩(wěn)定劑及其合成方法。

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。這些粘土在注水、酸化、壓裂過程中碰到水或水基物質(zhì)就會產(chǎn)生膨脹，然后進(jìn)一步分散(如蒙脫石、綠泥石)或直接分散(如高嶺石、伊利石)成直徑小于10μm的細(xì)小顆粒。在正常情況下，從上層到下層，含油儲層中蒙脫石含量減少，伊利石含量增加，高嶺石在一定深度消失，綠泥石主要分布在深層。這些粘土礦物多由硅氧四面體和鋁氧八面體組成層狀結(jié)構(gòu)，其中蒙脫石由兩層硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成，層間表面均為氧層，聯(lián)結(jié)力弱，當(dāng)與水接觸時，水可進(jìn)入晶層之間，面晶層表面的可交換陽離子在水中解離擴(kuò)散，形成擴(kuò)散雙電層，使片狀結(jié)構(gòu)表面帶負(fù)電，晶層之間相互排斥，帶負(fù)電的片狀結(jié)構(gòu)自行分開，產(chǎn)生膨脹，故蒙脫石屬膨脹型粘土礦物，粘土膨脹可引起地層滲透率降低。高嶺石、伊利石和綠泥石或因?qū)娱g易形成氫鍵、聯(lián)結(jié)緊密，水不易進(jìn)入層間，或因陽離子交換容量很小，水不會引起膨脹，一般地屬非膨脹型粘土礦物。在地層流體沖刷下，非膨脹粘土可分散成片狀微粒而運(yùn)移，進(jìn)入地層孔隙，堵塞喉道，降低地層滲透率。

為了保護(hù)油氣地層的滲透性，必須使用粘土穩(wěn)定劑即：防粘土膨脹劑(防膨劑)和防粘土微粒運(yùn)移劑(防運(yùn)移劑)。

隨著油田的開發(fā)，粘土穩(wěn)定劑的應(yīng)用越來越廣泛，種類越來越多，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)及所使用的化學(xué)藥品的不同在這方面的研制大致可以分為3個階段：(1)50-60年代后期，主要用無機(jī)鹽類來穩(wěn)定粘土；(2)70年代用無機(jī)多核聚合物和陽離子表面活性劑來穩(wěn)定粘土；(3)80年代后主要開展了用陽離子有機(jī)聚合物穩(wěn)定粘土的研究和實(shí)驗(yàn)。

陽離子活性劑由于在水中可以解離出有表面活性的陽離子，能吸附在粘土顆粒的表面上中和粘土表面的負(fù)電荷，所以可作為防膨劑。但陽離子活性劑作粘土防膨劑時易與幾種陰離子化學(xué)藥劑反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，如石油磺酸鹽或?yàn)樘岣卟墒章适褂玫牟糠炙饩郾□０芳耙恍┥锞酆衔铩Ｆ渥畲蟮娜秉c(diǎn)是能使儲層的水潤濕性變?yōu)橛蜐櫇裥裕墒顾南鄬B透率下降。

專利ZL201310118314.7“一種低分子量粘土穩(wěn)定劑制備方法”以含有碳碳的銨鹽和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸為原料在水溶液中聚合制備而成，聚合物數(shù)均分子量低于5萬。該聚合物穩(wěn)定劑中引入磺酸基團(tuán)，增加了聚合物的水溶性和抗溫性能。它在水中可以同時與多個粘土顆粒形成多點(diǎn)吸附，吸附后，在粘土顆粒的表面形成一層吸附保護(hù)膜，防止粘土顆粒的膨脹與運(yùn)移。但是該穩(wěn)定劑易于吸附到巖石表面，減少地層滲透率，或直接將地層堵住的缺點(diǎn)，同時該粘土穩(wěn)定劑的耐溫耐鹽性能差，限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的之一是提供一種在油田鉆井、完井、生產(chǎn)、開發(fā)、壓裂及注水中起到防止粘土膨脹保護(hù)儲層的作用的含N雜環(huán)季銨鹽陽離子型防膨粘土穩(wěn)定劑，在220℃和礦化度為220000mg/L條件下可以保持穩(wěn)定不會發(fā)生分解，可適用于油田開發(fā)中高溫高鹽油藏防膨使用的粘土穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑具有制備工藝簡單、成本低廉、配伍性好、油藏的適應(yīng)性強(qiáng)和防膨率高的特點(diǎn)；目的之二提供含N雜環(huán)季銨鹽陽離子型防膨粘土穩(wěn)定劑的合成方法。