[发明专利]一种陆相页岩用强敏防膨抑制剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陆相页岩用强敏防膨抑制剂，其由重量比为1:0.2～0.4的有机阳离子聚铵化合物和无机盐复配而成；有机阳离子聚铵化合物为由二(十六烷基)二烯丙基氯化铵和烯丙基三乙基氯化铵反应得到的分子量为0.8×10⁵～1.0×10⁵的共聚物；无机盐为氯化钾、氯化铵、氯化锆中至少一种；该陆相页岩用强敏防膨抑制剂针对陆相中强敏感性粘土矿物所占比例高特性，具有对控制粘土矿物的水化膨胀和矿物微粒的分散运移的显著效果，耐水冲刷能力强，长效性好，并对粘土有较好的吸附性，微粒位移率较小，同时有利于降低成本，长效性能好；此外，该陆相页岩用强敏防膨抑制剂制备方法简单，生产条件易于控制，成本低，具有极好的市场推广前景。

技术领域

本发明涉及油田压裂液技术领域，特别涉及一种陆相页岩用强敏防膨抑制剂及其制备方法。

背景技术

页岩油气作为三大非常规油气资源之一，资源量十分丰富,页岩油气的勘探开发具有重要的能源战略意义。与海相页岩不同，陆相页岩中由于蒙脱石、伊蒙混层等强敏感性粘土矿物所占比例高(部分区域和层系高达20％以上)，在勘探开发中，容易出现粘土矿物水化膨胀和运移等现象，导致阻塞吼道和降低地层渗透率，产生地层损害，严重影响油气生产。

防止粘土膨胀和运移伤害储层的常用方法就是使用粘土防膨剂，目前常用的用的有无机化合物、有机化合物和有机阳离子聚合物，其中有机阳离子聚铵由于具有用量少、性能好等优点，是近年来应用最广泛的一种防膨抑制剂，但是在陆相页岩特殊矿物组分条件下，存在防膨抑制效果弱、长效性能差等缺点，因此有必要开展陆相页岩用长效、强敏防膨抑制剂的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决现有防膨抑制效果差、长效性弱等问题的陆相页岩用强敏防膨抑制剂。

本发明的另一目的是提供一种上述陆相页岩用强敏防膨抑制剂的制备方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种陆相页岩用强敏防膨抑制剂，由重量比为1:0.2～0.4的有机阳离子聚铵化合物和无机盐复配而成；其中，

有机阳离子聚铵化合物为由二(十六烷基)二烯丙基氯化铵和烯丙基三乙基氯化铵反应得到的分子量为0.8×10⁵～1.0×10⁵的共聚物，其结构式为：

其中，n＝80～120，m＝140～250；无机盐为氯化钾、氯化铵、氯化锆中至少一种。

该有机阳离子聚铵化合物的结构式中兼具柔性侧链和五元杂环，且侧链型和杂环型聚合物由于第四氮是在重复单元的侧基上，活动自由度比较大，使其对矿物颗粒的分散运移抑制效果显著；另外，无机盐的加入可减少粘土表面扩散双电层厚度和Zeta电位，对粘土有较好的吸附性，微粒位移率较小，成本低，但是长效性差，即通过将该有机阳离子聚铵化合物与无机盐复配使用，发挥二者之间协同增效作用，进一步提升有效抑制陆相页岩矿物膨胀、运移和性能保持长效的效果，同时有利于降低成本。

一种陆相页岩用强敏防膨抑制剂的制备方法，具体步骤如下：

S1、将二(十六烷基)二烯丙基氯化铵和烯丙基三乙基氯化铵加入至去离子水中，混合均匀形成混合反应液，并加热至55～65℃，然后缓慢滴加引发剂，滴加完毕后继续保温反应4～6h，冷却至室温，得到有机阳离子聚铵化合物；

S2、在步骤S1制备的有机阳离子聚铵化合物中加入无机盐，混合搅拌均匀，并置于烘箱中烘干，即得强敏防膨抑制剂。

优选，在步骤S1中，所述二(十六烷基)二烯丙基氯化铵和所述烯丙基三乙基氯化铵的投料摩尔比为1:(1.1～1.5)。

优选，在步骤S1中，所述去离子水的用量满足所述二(十六烷基)二烯丙基氯化铵和所述烯丙基三乙基氯化铵的总重量占混合反应液总重量的20～25％。