[發明專利]一種多陽離子防膨劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010470825.5
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111471440B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王晨;韓非;楊曉武;李剛輝
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C07C271/20;C07C269/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發明公開了一種多陽離子防膨劑及其制備方法和應用，制備方法包括：1)將雙季戊四醇和丙酰氯混合反應；用堿溶液中和，水洗，用有機溶劑萃取，得到粘稠液體中間體Ⅰ；2)向粘稠液體中間體Ⅰ加入第一溶劑，待全部溶化后加入氫氧化鈉在30～40℃下攪拌反應0.5～1h，然后再加入3?氯?2?羥丙基三甲基氯化銨，升溫充分反應后，將上述溶液進行抽濾，得到固體產物中間體Ⅱ；3)將固體產物中間體Ⅱ加入第二溶劑中，在攪拌下加入己二異氰酸酯，升溫到40～50℃，反應3～5h，抽濾、烘干后所得即為多陽離子防膨劑。該多陽離子防膨劑解決了油層中的黏土易發生水化膨脹，且水化膨脹后的黏土顆粒易發生分散和轉移，導致油層的滲透率下降，注水壓力升高的問題。

技術領域

本發明涉及油田回注水領域，具體涉及一種多陽離子防膨劑及其制備方法和應用。

背景技術

在油田開采過程中，油層中的黏土容易發生水化膨脹，水化膨脹過后的黏土顆粒之間的空隙變小，而且水化膨脹之后的黏土顆粒容易發生分散和轉移到黏土顆粒之間的孔隙內，因此而導致油層的滲透率下降，注水壓力升高，降低原油的采收率。由此看來，提供一種能夠使油層中水化膨脹的黏土顆粒的體積縮小的防膨劑是非常重要的。多年以來，人們為了保護儲層，降低粘土礦物的水敏性對儲層造成的損害，做了大量有效的工作，使得粘土防膨劑的種類逐年增多，主要有無機鹽類、無機堿類、有機陽離子聚合物類、陽離子表面活性劑類。其中陽離子表面活性劑普遍具有水溶性，其中季銨鹽類陽離子表面活性劑成為近年來研究的熱點。季銨鹽型陽離子表面活性劑是一種能夠有效的控制粘土水化膨脹、分散運移的有機陽離子化合物，是目前國內外最有代表性的一類粘土防膨劑。

發明內容

為解決現有技術中，油層中的黏土易發生水化膨脹，且水化膨脹后的黏土顆粒易發生分散和轉移，導致油層的滲透率下降，注水壓力升高的問題。本發明的目的在于提供一種多陽離子防膨劑及其制備方法和應用。該多陽離子防膨劑不容易分解，不會與黏土顆粒反應生成沉淀物質，不會造成油層中的孔隙堵塞，對油層傷害低，能有效的預防黏土礦物水化膨脹、耐水沖刷，能夠延長注水周期，能達到油井增油、水井增注的良好效果。并且此防膨劑結構中含有多個陽離子基團，能以網絡形式強力吸附在黏土的交換點上，牢固吸附在黏土表面。

本發明所采用的技術方案是：

所述一種多陽離子防膨劑，該多陽離子防膨劑的結構式為：

一種多陽離子防膨劑的制備方法，包括以下步驟：

1)將雙季戊四醇和丙酰氯混合，于35～45℃下攪拌反應2～4h；用堿溶液中和，水洗，用有機溶劑萃取，得到粘稠液體中間體Ⅰ；

2)向粘稠液體中間體Ⅰ加入第一溶劑，待全部溶化后加入氫氧化鈉在30～40℃下攪拌反應0.5～1h，然后再加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，升溫到75～85℃，反應5～7h后，將上述溶液進行抽濾，得到固體產物中間體Ⅱ；

3)將固體產物中間體Ⅱ加入第二溶劑中，在攪拌下加入己二異氰酸酯，升溫到40～50℃，反應3～5h，抽濾、烘干后所得即為多陽離子防膨劑；

4)將多陽離子防膨劑，在95～110℃下熔融，從注射器注出進入冷卻水，切成小段，得到多陽離子防膨劑顆粒。

作為本發明進一步改進，步驟1)中，所述雙季戊四醇和丙酰氯的摩爾比為1:(2.8～3)。所述氫氧化鈉溶液濃度為5％(質量分數)。

作為本發明進一步改進，步驟2)中，所述粘稠液體中間體Ⅰ與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨摩爾比為5:1。所述粘稠液體中間體Ⅰ添加量為0.025mol；所述第一溶劑為二甲基亞砜(DMSO)，添加量為130mL；所述粉末狀氫氧化鈉添加量為4g；所述3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨添加量為0.05mol。