[发明专利]一种抗温型粘土防膨剂及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于采油工程技术领域，涉及到一种抗温型粘土防膨剂及其制备工艺。 

背景技术

粘土矿物广泛存在于油层中，全世界97％的油层都不同程度地含有粘土矿物。通常当油藏含粘土5％～20％时，则认为它是粘土含量较高的油层。如果在开发过程中措施不当，就会造成粘土矿物膨胀、分散和运移，从而堵塞地层孔隙结构的喉部，降低地层的渗透性，产生地层损害。为了保护油气地层的渗透性，必须使用化学处理剂稳定地层中的粘土矿物。能防止粘土矿物膨胀的处理剂称为防粘土膨胀剂(防膨剂)。能防止粘土微粒运移的处理剂称为防粘土微粒运移剂(防运移剂)，两者都属粘土稳定剂。 

粘土稳定剂根据不同的结构及所使用的化学药品的不同在这方面的研制大致可以分为三个阶段：①50年代到60年代后期，主要用无机盐类来稳定粘土；②70年代用无机多核聚合物和阳离子表面活性剂来稳定粘土；③80年代以后主要开展了用阳离子有机聚合物稳定粘土的研究和实验。 

无机盐是非永久性粘土稳定剂，在采油过程中，地层水中的钠离子将重新取代这些离子，当其浓度减少到一定程度时稳定粘土的作用就会消失。这类粘土稳定剂不能产生多点吸附，因此对防止粘土运移效果不明显，主要用在钻井、压裂、酸化等作业中。 

无机盐后又开发使用了羟基铝、羟基铁、羟基锆等无机阳离子聚合物粘土稳定剂，其稳定粘土的机理是三价和三价以上的金属离子(如A1³⁺、Cr³⁺、Zr³+、Z^r4+、Ti⁴⁺等)在一定条件下解离出多核羟桥络离子，这种络离子具有很高的正电价并且结构与粘土相似，能紧密吸附在粘土表面上，减少粘土表面的负电性，有效地控制粘土膨胀和微粒地运移，能处理大面积的储层。无机阳离子聚合物稳定粘土的有效期比无机盐长，但耐酸性差，不能用于碳酸盐含量高的砂岩地层。最好的无机阳离子聚合物是羟基铝和羟基锆。 

阳离子表面活性剂由于在水中可以解离出有表面活性的阳离子，能吸附在粘土颗粒的表面上，中和粘土表面的负电荷，所以可作为防膨剂。但阳离子表面活性剂作粘土防膨剂时易与其它阴离子化学药剂反应产生沉淀。另外，其最大的缺点是使储层的水润湿性变为油润湿性，导致水的相对渗透率下降。 

有机阳离子聚合物是含氮、硫和磷的聚合物。用的较多是聚季铵盐类物质，它在水中解离产生高正电价的高分子阳离子，可以同时与多个粘土颗粒形成多点吸附，吸附后，在粘土颗粒的表面形成一层吸附保护膜，防止粘土颗粒的膨胀与运移。但是该类物质由于分子量较大，容易对低渗透地层的孔隙喉道产生堵塞，同时聚季铵盐类物质，有一定的毒性，使用对环境会造成一定的污染。 

发明内容

本发明提供一种抗温型粘土防膨剂及其制备工艺。 

本发明的目的通过以下技术方案来实现的： 

抗温型粘土防膨剂，其特征在于该防膨剂是数均分子量小于5000的聚胺类物质，具以下结构通式a)或b)或c)：

a) 

                 （1）

R₁、R₂和R₃是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族C₂~C₄基团;m:0~80；n: 0~80，m+n:2~80；R₄和R₅是相同或不同的并且是氢或具有1至6个碳原子的脂肪族有机基团。

b) 

    （2）

R₁、R₂是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族C₂~C₄基团; m:0~20；n: 0~20。

c) 

R₂、R₃是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族C₂~C₄基团；m:0~25；n:0~25，m+n:2~25；R₁、R₄和R₅是相同或不同的并且是氢或具有1至6个碳原子的脂肪族有机基团。

本发明抗温型粘土防膨剂的制备，是以聚醚多元醇为原料，在氢气、胺化剂及催化剂存在下，通过催化还原胺化制备工艺而得，其特征包括以下几个步骤：