[发明专利]一种黏土稳定剂及其应用

说明书

本发明涉及一种用于低渗地层的黏土稳定剂的制备方法，依次包括以下步骤：将环氧氯丙烷加入到一元脂肪胺的水溶液中，然后反应一定时间；再加入环氧氯丙烷，然后升温，进行反应；然后加入多元胺，再加入环氧氯丙烷，然后进行反应，干燥后得到所述的黏土稳定剂。

技术领域

本发明涉及油气开采所用的助剂领域，具体涉及一种黏土稳定剂的制备方法及其应用。

背景技术

我国油气储层都含有一定量的粘土矿物，当储层中黏土含量较高时(如：我国川东南涪陵地区页岩气储层平均黏土含量为32％，丁山地区达40％-60％，彭水地区达20％-50％)，当钻井、固井、注水、压裂、酸化、修井等水基工作液侵入，极易引起黏土矿物膨胀、分散和运移，可能堵塞地层孔隙结构的喉部、降低地层的渗透率，减少油井产量，造成油气层伤害，因此必须加入黏土稳定剂。

黏土稳定剂经历了无机盐、无机多核聚合物、阳离子表面活性剂、有机阳离子聚合物阶段。其中，有机阳离子聚合物黏土稳定剂成为热门研究方向，如CN101921366由二烯丙基氯化铵和三烯丙基氯化铵合成三支链阳离子聚合物，用于采油过程中稳定黏土。但研究表明高分子量的阳离子聚合物不适合低渗透率地层，容易在地层孔隙通道中形成栓塞，从而堵塞地层；同时聚合物由于分子链长，含有阳离子基团数量多，易与含阴离子基团的处理剂发生反应，极大影响处理剂效果。因此，需要研制相对低分子质量、保护地层不受伤害且与其他处理剂配伍性好的黏土稳定剂。

在现场应用中，一些施工过程(如减阻水压裂，要求黏土稳定剂用量极低0.1％-0.5％)对用量控制非常严格。然而，在大量专利及文献中，往往注重用量在1％～2％的防膨效果，对用量0.3％～1％的防膨效果评价较少，在应用中也往往选择较高用量，目前该类黏土稳定剂存在高用量时(1％～2％甚至以上)防膨效果优异，而在低用量(0.5％)时防膨效果较差的问题，如小分子聚胺稳定剂EM(化学与生物工程，2010，27(12))，用量在1％-2％时，防膨率达到72％-86％，但用量为0.5％时,防膨率仅为43％。

发明内容

本发明针对现有黏土稳定剂用量大、防膨率低，聚合物黏土稳定剂分子量大、易造成地层伤害的问题，本发明提供了一种黏土稳定剂的制备方法。根据本发明制备的多组分黏土稳定剂，其分子量相对较低，即使在极低用量下也能够有效抑制黏土水化膨胀及分散运移。本发明的黏土稳定剂可适用于低渗地层。本发明还提供了所述黏土稳定剂的应用。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于低渗地层的黏土稳定剂的制备方法，依次包括以下步骤：

a将环氧氯丙烷加入到一元脂肪胺的水溶液中，然后反应一定时间；

b向步骤a中反应后的溶液中再加入环氧氯丙烷，然后升温，进行反应；

c向步骤b中反应后的溶液中加入多元胺，再加入环氧氯丙烷，然后进行反应，干燥后得到所述的黏土稳定剂。

根据本发明提供的方法，能够高转化率地制备黏土稳定剂。所述得到的黏土稳定剂，通过一元胺脂肪胺、环氧氯丙烷和多元胺的反应，形成直链和网状结构共存的分子结构，同时多点作用于带负电的黏土颗粒，吸附程度高，从而实现了低加量时防膨率高的目的。

根据本发明提供的方法的一个具体实施方式，所述一元脂肪胺选自二甲胺、三甲胺、二乙胺和三乙胺中的至少一种。所述多元胺为含至少两个胺基的化合物。在一个具体的实施例中，所述多元胺为三乙烯四胺和/或四乙烯五胺。在另一个具体的实施例中，所述多元胺为三乙烯四胺和四乙烯五胺的混合物。且在一个优选的实施方式中，三乙烯四胺和四乙烯五胺的摩尔比为1:1-1:5。

根据本发明提供的方法的另一个具体实施方式，所述一元脂肪胺、总的环氧氯丙烷和多元胺的摩尔比为1:(0.9-1.5):(0.2-1)。