[发明专利]一种耐高温粘土稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高温粘土稳定剂及其制备方法。

背景技术

地层中含有一定量的粘土矿物，主要有高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等，在油田开发过程（注水、酸化、压裂）当这些粘土遇到外来水或水基物质时就会发生膨胀、分散、运移、堵塞孔隙吼道，造成地层渗透率降低，对于低渗率油藏破坏更为严重。为了减轻对储层伤害，油田中常加入粘土稳定剂来改善粘土的水化膨胀、分散运移。

根据化学结构的不同粘土稳定剂可以分为：无机盐类、无机多核聚合物类、有机聚合物类。

无机盐类粘土稳定剂具有价格低廉，短期防膨效果好；缺点是不能形成多点吸附，时效短。

无机多核聚合物类主要有羟基铝、羟基锆、羟基铁等。这类粘土稳定剂能有效防止粘土膨胀与运移，但是耐酸性能差，不能用于碳酸盐含量高的砂岩地层。

有机聚合物类是研究最为广泛的一类粘土稳定剂。目前，这类粘土稳定剂使用最多的为有机阳离子型聚合物。这类粘土稳定剂又以聚季铵盐型为主，如：聚二甲基二烯丙基氯化铵，聚三甲基烯丙基氯化铵，阳离子聚丙烯酰胺等。该类粘土稳定剂具有耐温、耐酸、有效期长等优点。目前使用的有机粘土稳定剂多数为直链型，分子量大时容易对中低渗地层孔隙吼道造成堵塞，分子量小时防膨效果差，有效期短。

现有的粘土稳定剂虽然在一定程度上都有耐温、粘土稳定的能力，但是在耐高温、抗盐、长效性以及在中低渗油藏使用方面存在不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温粘土稳定剂及其制备工艺。

本发明所采取的技术方案为：耐高温粘土稳定剂，其特征在于该稳定剂由环氧氯丙烷、二甲胺、不饱和季铵盐与含有磺酸基的单体聚合而成，其主链含有氮阳离子，且其侧链同时含有氮阳离子及磺酸根阴离子。

所述的粘土稳定剂，其特征在于其分子结构式如下：

                                                

式中，x：y：z=（1-42）：（1-14）：（1-10）；

或其分子结构式如下：

 

式中，x：y：z=（1-42）：（1-12）：（1-12）；

或其分子结构式如下：

 

式中，x：y：z=（1-42）：（1-10）：（1-18）。

本发明的一种耐高温粘土稳定剂制备方法，包括以下步骤：

1）将一定量的含磺酸基的单体溶于水中，用KOH调节pH值至6～8；

2）向反应器中加入环氧氯丙烷，反应器温度控制在10～30℃；

3）向上述反应器中加入二甲胺水溶液、不饱和季铵盐以及步骤1中的含有磺酸基的单体溶液。最终配成单体总质量百分浓度为30～55%；

4）向上述反应器中通氮气并加入引发剂，反应温度为40～90℃，反应时间为2～8h；

5）当步骤4的反应产物的分子量在1500～6000时，加入链转移剂，反应完毕即得到粘土稳定剂。

其中，所述耐高温粘土稳定剂所用原料配比：以单体总量为1，各单体的质量百分比为：环氧氯丙烷30～60%；二甲胺11～19%，不饱和季铵盐2～20%，含磺酸基单体2～20%，甲酸钠0.5%～5%；最终配成单体总质量百分浓度为30%～55%的水溶液。

所述不饱和季铵盐可以是烯丙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵中的一种或者几种的混合物。

所述含磺酸基的单体可以是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、丙烯酰胺丁基磺酸中的一种或者几种的混合物。

所述引发剂可以为水溶性的偶氮类引发剂、双氧水以及过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系，也可选取过硫酸钾-亚硫酸氢钠氧化还原体系，引发剂加入量为单体总质量的0.1～4.0%；引发剂优选过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系，亚硫酸氢钠与过硫酸铵摩尔比为1:1.0～1.3，优选1:1.2。

本发明的有益效果和特点：

（1）本发明的粘土稳定剂主链与侧链均含阳离子。主链含有的正电荷较多，可以同时与多个粘土颗粒发生吸附，形成多点吸附，抑制粘土的水化膨胀；同时侧链中含有的氮阳离子，活动自由度比较大，对于粘土颗粒的分散运移有着强烈的控制作用，具有很强的耐水洗性。