[发明专利]采油用粘土防膨剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油天然气采油作业施工中所使用的油田化学剂-粘土防膨剂及其制备方法，主要应用于注水、酸化和压井液中。

背景技术

目前在石油天然气开采施工中使用的粘土防膨剂(又称为粘土稳定剂)，产品种类繁多，归纳起来有几类：①无机盐类包括氯化钾、氯化铵、羟基铝、羟基铁等；②有机盐类包括盐酸胍、乙酸胍、吡啶盐、咪唑啉盐等；③有机阳离子型聚合物类包括聚-2-羟基丙基二甲基氯化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵、阳离子聚丙烯酰胺、环氧氯丙烯-多亚乙基多胺缩聚物、聚丙烯酰胺丙烯乙酯基三甲基氯化铵等。无机盐类防膨剂耐水流冲刷性能差，有机盐类防膨剂使岩石表面的亲水性降低，使水驱油的能力下降。有机阳离子型聚合物耐温、耐酸、耐油，有效期长，防膨效果好。目前使用的有机阳离子型防膨剂其分子结构主要为直链或网状结构，当分子量小时防膨效果差，当分子量大时絮凝作用会造成地层渗透性伤害，尤其是在中低渗透储层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三支链结构、防膨效果好、不伤害地层且成本低廉的粘土防膨剂及其制备方法。

本发明的采油用粘土防膨剂是由二烯丙基氯化铵和三烯丙基胺单体按以下组分的质量百分比构成：二烯丙基氯化铵∶三烯丙基胺＝50～90％∶10～50％。

二烯丙基氯化铵单体是二烯丙基氯化铵、二烯丙基-甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵或二烯丙基二乙基氯化铵。

三烯丙基胺单体是三烯丙基胺、三烯丙基-甲基胺或三烯丙基乙。

本发明的采油用粘土防膨剂是由二烯丙基氯化铵和三烯丙基胺单体按以下比例的质量百分比构成：二烯丙基氯化铵∶三烯丙基胺＝50～90％∶10～50％。两种单体溶解在蒸馏水中，总浓度在20～80％(质量百分比浓度)，最佳浓度是30～50％；反应温度为10～100℃，最佳温度是65～85℃；在氮气保护下加入引发剂，引发剂是过氧化物，如过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化氢，引发剂加入质量是两种单体总质量的0.01～0.1％。聚合反应1～20h，最佳反应时间是4～6h，聚合反应完毕后得到一种采油用粘土防膨剂，其分子结构为三支链含有机阳离子的聚合物。

本发明的采油用粘土防膨剂是一种三支链的阳离子型聚合物，克服了直链阳离子型聚合物防膨效果差的不足，克服了网状阳离子型聚合物对储层的渗透性伤害，是一种耐温、耐酸、耐油、防膨效果持久的粘土防膨剂，用于石油天然气开发过程中的不同措施作业，如注水井特别是新转注井防膨处理，酸化解堵作业中的前置液，酸化液和后置液，以及新老井作业时用的压井液中。

具体实施方式

实施例1：

用500ml玻璃反应烧瓶，安装上搅拌器，温度计和充氮气管，加入200ml蒸馏水，84g二烯丙基二甲基氯化铵和14.5g三烯丙基胺。开启搅拌，充分溶解完全，通入氮气，加热升温，在75～80℃下加入引发剂引发剂为过硫酸铵，用量为0.03g，聚合反应4h，得到一种采油用粘土防膨剂。其分子结构式如下：

实施例2：

用500ml玻璃反应烧瓶，安装上搅拌器，温度计和充氮气管，加入220ml蒸馏水，129g二烯丙基氯化铵和21.5g三烯丙基乙二胺，开启搅拌，充分溶解完全，通入氮气，加热升温，在70～80℃下加入引发剂，引发剂为过硫酸钾，用量为0.05g，聚合反应6h，得到一种采油用粘土防膨剂。其分子结构式如下：

其中B的化学结构式为：

实施例3：

用500ml玻璃反应烧瓶，安装上搅拌器，温度计和充氮气管，加入220ml蒸馏水，115g二烯丙基氯化铵和24g三烯丙基胺，开启搅拌，充分溶解完全，通入氮气，加热升温，在75～80℃下加入引发剂，引发剂为过氧化氢(其浓度为30％)，用量为0.4g，聚合反应5h，得到一种采油用粘土防膨剂。其分子结构式如实施例1所示。

实施例4：

用500ml玻璃反应烧瓶，安装上搅拌器，温度计和充氮气管，加入210ml蒸馏水，135g二烯丙基二乙基氯化铵和20.5g三烯丙基胺，开启搅拌，充分溶解完全，通入氮气，加热升温，在65～75℃下加入引发剂，引发剂为过硫酸铵，用量为0.05g，聚合反应5h，得到一种采油用粘土防膨剂。其分子结构式如下：

用安丘膨润土，按照SY/T5762-1995《压裂酸化用粘土稳定剂性能测定方法》和SY/T6486-2000《注水井酸化中粘土防膨与微粒防运移工艺规范》，测定几种防膨剂的防膨率和90℃散失率，测定结果见表1。

表1.几种防膨剂的防膨率和90℃散失率

  防膨剂 例1试样 例2试样 例3试样 例4试样  AQ-504  JD-1  FB-1  防膨率，％  82.9  88.2  87.7  86.1  68.7  23.7  76.3  散失率，％  18.97  12.11  18.02  15.9  21.18  13.14  40.91